Evaluatie van transfemorale geamputeerden bij de overgang van een mechanische naar een microprocessor prothetische knie

Onderzoekshypothese De centrale hypothese van dit voorstel is dat de voordelen van microprocessorknieën (MPK) in de praktijk grotendeels worden ondergewaardeerd vanwege het ontbreken van gevoelige en ecologisch valide methoden voor het evalueren van motorische prestaties. Dit maakt het moeilijk om MPK's te rechtvaardigen voor veel geamputeerden die er baat bij zouden kunnen hebben. Het recente onderzoek van de onderzoekers naar de paslengte-cadansrelatie en loopanalyse met twee taken biedt een nieuwe richting om enkele van deze beperkingen te overwinnen.

Waarom paslengte-cadansrelatie voor MPK's? Omdat paslengte en cadans een sterk lineair verband vormen over een reeks loopsnelheden, biedt het onderzoeken van de sterkte van hun associatie een unieke manier om het natuurlijke looppatroon te karakteriseren. De onderzoekers ontdekten dat de paslengte-cadansrelatie verstoord is bij prothesegebruikers. Ook is de relatie tussen staplengte en cadans bilateraal verstoord, wat duidt op een veranderde neurocontrole van het lopen. In tegenstelling tot een mechanische knie, passen MPK's eigenschappen aan om veranderingen in snelheid op te vangen, wat lijkt op een natuurlijker looppatroon. Derhalve wordt verwacht dat de relatie tussen paslengte en cadans strakker is voor MPK's dan voor een mechanische knie.

Waarom lopen met twee taken voor MPK's? Dual-task gang is het lopen tijdens het uitvoeren van een extra taak (praten, sms'en, enz.). De extra belasting van het zenuwstelsel verandert het looppatroon. Dus "lopend pratend" weerspiegelt beter het echte gangpatroon dan standaard ganganalyse. Dual-task looponderzoeken bij prothesedragers zijn zeldzaam. De klassieke uitkomstmaat in dubbeltaakstudies is een standaarddeviatie gedeeld door het gemiddelde voor elke loopparameter afzonderlijk, waarbij hun afhankelijkheid van snelheidsveranderingen wordt genegeerd. De onderzoekers hebben onlangs een nieuwe methode ontwikkeld voor het analyseren van het lopen met twee taken, gebaseerd op de lineaire relatie tussen paslengte en cadans met snelheid. De standaarddeviaties van het verschil tussen het werkelijke gegevenspunt voor paslengte of cadans vanaf het punt dat wordt voorspeld door de lijn die de beste fit met snelheid weergeeft, worden vergeleken tussen vrij lopen en lopen met twee taken. Deze berekening van variabiliteit in paslengte of cadans verklaart hun trial-to-trial veranderingen met de snelheid die de resultaten kan beïnvloeden. Eerdere studies geven aan dat MPK's minder extra aandacht nodig hebben tijdens het lopen. Als dat inderdaad het geval is, zouden de gebruikers in staat moeten zijn om motorische en cognitieve middelen van het lopen naar andere activiteiten te verplaatsen en tegelijkertijd minder variabel te lopen bij dubbeltaak. Aangezien verminderde loopvariabiliteit in verband is gebracht met een betere neurocontrole van het lopen en een kleiner risico op vallen, zal de voorgestelde proof-of-principle-studie de eerste stap zijn in de richting van het leveren van cruciaal ontbrekend bewijs voor het rechtvaardigen van het gebruik van MPK's in een bredere populatie van geamputeerden, met name bij K2-gebruikers of personen met cognitieve stoornissen als gevolg van vaatziekten of diabetes.

Doel: Evalueer de verschillen in looppatroon en functie tussen een MPK (RheoKnee®, Ossur) en een mechanische knie bij K2- en K3-prothesegebruikers in een A-B-A en B-A-B single-subject design.

Specifiek doel 1: Beoordeel de paslengte-cadansrelatie tijdens het lopen met de MPK in vergelijking met de mechanische knie.

Hypothese 1.1: De lineaire relatie tussen paslengte en cadans zal aanzienlijk verbeteren na het dragen van de MPK. Hypothese 1.2: De lineariteit van de paslengte-cadansrelatie zal significant hoger zijn voor de MPK dan voor de mechanische knie.

Specifiek doel 2: Bepaal de veranderingen in dubbeltaakkosten tijdens het lopen met de MPK in vergelijking met de mechanische knie.

Hypothese 2.1: Onder de dual-task conditie zal de variabiliteit in paslengte en cadans significant kleiner zijn bij het dragen van de MPK dan bij het dragen van de mechanische knie.

Specifiek doel 3: Vergelijk de prestaties tussen de MPK en de mechanische knie op klinische metingen van mobiliteit, balans en voorkeur van de gebruiker.

Hypothese 3.1: Maten van functionele mobiliteit zullen meer verbeteren bij het dragen van de MPK dan bij het dragen van de mechanische knie Hypothese 3.2: Evenwichtsmaatregelen zullen meer verbeteren bij het dragen van de MPK meer dan bij het dragen van de mechanische knie.

Hypothese 3.3: Gewrichtsbereik van beweging en grondreactiekrachtsymmetrie zullen verbeteren tijdens het dragen van de MPK.

Studieontwerp:

De studie zal een A-B-A en B-A-B single-subject design gebruiken (A- de huidige mechanische knie van de proefpersoon; B- MPK: RheoKnee®). Het doel van het B-A-B-ontwerp is om te controleren op een leereffect als gevolg van meerdere herhalingen van cognitieve taken tijdens het lopen met twee taken, wat kan bijdragen aan veronderstelde verbeteringen in fase B van het A-B-A-ontwerp. Elke fase duurt 4 weken.

Protocol:

In aanmerking komende proefpersonen die het toestemmingsformulier hebben ondertekend, worden willekeurig toegewezen aan de A-B-A- of B-A-B-groep. De juiste pasvorm/uitlijning van de huidige mechanische knie zal worden geverifieerd en, indien goed, zal de 3D-ganganalyse en functionele beoordeling (volledige evaluatie) worden uitgevoerd bij baseline. Lopen met maximaal 5 zelfgekozen snelheden (zeer langzaam tot zeer snel) en lopen met twee taken (loopevaluatie) worden ook geëvalueerd bij aanvang en vervolgens wekelijks gedurende elke fase. Aan het einde van elke fase worden de loopevaluatie en de volledige evaluatie herhaald. Het einde van elke huidige fase en het begin van een nieuwe fase worden gescheiden door een overgangsperiode. De overgangsperiode begint met het uitlijnen van een nieuw apparaat gevolgd door 2 weken accommodatie waarin maximaal 6 looptrainingen worden gegeven door een fysiotherapeut (PT) en de uitlijning wordt gecontroleerd. Alles zal in het werk worden gesteld om de huidige socketstijl en het ophangsysteem van de proefpersoon te behouden. Het B-A-B-ontwerp is identiek aan het A-B-A-ontwerp, met uitzondering van een extra overgangsperiode helemaal aan het begin, aangezien de naïeve proefpersonen voor het eerst geschikt zijn voor de MPK.

methoden:

Gebruikers van een mechanische knieprothese worden gerekruteerd uit de populatie die wordt bediend door het Methodist Rehabilitation Centre als ze voldoen aan de inschrijvingscriteria. Na ondertekening van het toestemmingsformulier worden de proefpersonen met behulp van een willekeurige nummerreeks ingedeeld in de A-B-A- of B-A-B-groep.

Loopevaluatie:

Zelfgekozen snelheden:

Temporele en ruimtelijke gegevens over bezoekersaantallen worden verzameld door een elektronische loopbrug (20 ft) terwijl de proefpersoon met vijf zelfgekozen snelheden loopt (zeer langzaam, langzaam, normaal, snel, zeer snel). Een gebied aan elk uiteinde van de loopbrug zal versnelling en vertraging mogelijk maken, zodat alleen stationair lopen wordt geregistreerd. De proefpersonen maken minimaal 4 passen bij elke snelheid, die ze vrij kunnen kiezen om het meest natuurlijke looppatroon te bereiken. De normale loopsnelheid zal altijd als eerste worden verzameld. De volgorde van langzamere/hogere snelheidscategorieën wordt willekeurig bepaald met de zeer langzame/hoge snelheid die als laatste in elke categorie is verzameld. De proefpersonen zullen worden geïnstrueerd om de snelheid binnen de veiligheidslimieten te moduleren en worden aangemoedigd om alle snelheden te halen, voor zover mogelijk.

Gangwerk met dubbele taak:

Vier cognitieve taken zullen worden gebruikt voor lopen met twee taken; achterwaartse spelling, seriële aftrekking, cijferreeks en categorielijst. Op elk beoordelingspunt zullen drie taken worden gebruikt om het effect van leren te beteugelen. Taken worden willekeurig geselecteerd, zodat ze in elke fase een gelijk aantal keren worden gegeven. Alle vier de taken zullen bij baseline worden gebruikt. Er worden verschillende prompts gegeven om ervoor te zorgen dat geen enkele taak twee keer op dezelfde manier wordt gepresenteerd.

Voor elke beoordeling oefent de proefpersoon de geselecteerde taken zittend om vertrouwd te raken met het protocol. Voor de gang met twee taken wordt de proefpersoon geïnstrueerd om in een comfortabel tempo te lopen en tegelijkertijd cognitieve taken uit te voeren zonder specifieke instructies over prioritering. De cognitieve taken worden in blokken gerandomiseerd, waarbij elk blok 4 wandelproeven bevat. Aan het einde wordt de proefpersoon gevraagd om de moeilijkheidsgraad van de taak te beoordelen op een 7-punts Likertschaal.

Volledige evaluatie:

• Functionele prothetische beoordeling (Amputee Mobility Predictor, L-test, 6-minuten looptest, Berg Balance Scale, Physiological Cost Index, Temporal/Spatial Gait Assessment)
• Gebruikersevaluatie van de prothese (Prosthesis Evaluation Questionnaire, studiespecifieke knievoorkeursevaluaties)
• Geautomatiseerde 3D-loopanalyse (3D-loopkinematica en -kinetiek)
• Cognitie/stemming (aangepast Mini-Mental State Exam, Trails A & B, Patient Health Questionnaire)

Uitkomstmaten:

Specifiek doel 1: relatie tussen paslengte en cadans

• Belangrijkste uitkomst: determinatiecoëfficiënt (R2) van de lineaire regressielijn
• Secundaire uitkomsten: pieksnelheid en bereik van snelheden

Specifiek doel 2: Kosten van lopen met twee taken

• Belangrijkste uitkomst: variabiliteit (standaarddeviatie) van paslengte en cadans onder onbeperkte omstandigheden en omstandigheden met dubbele taak
• Secundaire uitkomsten: piek/bereik van snelheden onder de twee voorwaarden; de moeilijkheidsgraad

Specifiek doel 3: Vergelijking van verandering tussen K2- en K3-gebruikers

• Belangrijkste uitkomsten: scores van de Berg Balance Scale, Prosthesis Evaluation Questionnaire, Amputee Mobility Predictor, L-test, 6-minuten looptest, fysiologische kostenindex
• Secundaire uitkomsten: temporele/ruimtelijke gangbeoordeling, 3D-gewrichtsbereik van beweging, gewrichtshoeken op kritieke momenten, de grondreactiekracht

Analyse:

Vanwege de aard van het single-subject design, zullen de gegevens zowel kwalitatief als met small-n design statistische methoden worden geëvalueerd.