De effecten van een aangedreven knie-orthese op de loopkinematica van kinderen met een tekort aan knie-extensie

Specifieke doelstellingen:

Verbetering van de kniekinematica tijdens het lopen, bij kinderen die gehurkt lopen als gevolg van zwakte, zou helpen om de daaruit voortvloeiende schadelijke effecten - pijn, gewrichtsmisvorming, radiologische afwijkingen en verlies van onafhankelijk lopen - te verminderen.

Het primaire doel van dit protocol is het beoordelen van de effectiviteit van een aangedreven knie-orthese (de "Agilik", ontwikkeld door Bionic Power) voor het lopen bij patiënten met gehurkte gang. De onderzoekers zullen zich specifiek richten op verbetering van knie-extensie tijdens stand bij patiënten met gehurkt lopen.

Het primaire doel wordt gekenmerkt door twee hypothesen en twee respectieve doelstellingen:

Hypothese 1: Het gebruik van de Agilik bij kinderen met gehurkt lopen zal resulteren in een onmiddellijke verbetering van de kniekinematica in het sagittale vlak tijdens het lopen, met bijzondere aandacht voor knie-extensie tijdens de standfase.

Doelstelling 1: Door motion capture te gebruiken om de kinematica van de knie in het sagittale vlak kwantitatief te vergelijken met temporeel-ruimtelijke metrieken van het lopen uitgevoerd met de Agilik, zonder het apparaat en ook met beugels/orthesen die de patiënt momenteel gebruikt. Dit doel zal inzicht geven in het onmiddellijke effect van het gebruik van de Agilik voor het verminderen van gehurkte gangkenmerken.

Hypothese 2: Het gebruik van de Agilik bij kinderen met gehurkt looppatroon gedurende een reeks trainingssessies zal resulteren in een blijvende verbetering van de knie-extensie tijdens de standfase, zelfs wanneer het kind blootsvoets loopt, zonder hulp van de Agilik.

Doel 2: Vergelijk de kinematica van het sagittale vlak en temporeel-ruimtelijke metrieken tussen proeven op blootsvoets lopen aan het begin van de orthese-interventie, met proeven op blootsvoets lopen aan het einde van de laatste orthesesessie. Dit doel geeft inzicht in eventuele blijvende/aangeleerde effecten van het gebruik van de orthese die leiden tot een verandering in het looppatroon, ook als de orthese niet wordt gebruikt.

Achtergrond, betekenis en literatuuroverzicht:

Kinderen met de diagnose cerebrale parese (CP), spina bifida (SB) of andere onvolledige dwarslaesies (iSCI) ervaren vaak een atypisch en problematisch looppatroon dat, indien niet gecorrigeerd, kan leiden tot verlies van mobiliteit, onafhankelijkheid en kwaliteit van leven. Hoewel elk kind met deze diagnose uniek is en de diagnose zich klinisch op verschillende manieren zal manifesteren, worden vaak enkele specifieke loopafwijkingen waargenomen, zoals gehurkt lopen. Gehurkt lopen wordt gekenmerkt door een te sterk gebogen knie tijdens de standfase van het lopen. Een gehurkte houding vermindert het vermogen van spieren om de knie en heup te strekken en is aanzienlijk minder efficiënt. Anti-zwaartekracht (extensor) spierzwakte kan bijdragen aan gehurkt lopen, met name tot een grotere verslechtering met toenemende leeftijd, deels omdat de toename van spierkracht geen gelijke tred houdt met de snelheid van lichaamsgroei. Het bereiken en behouden van voldoende krachtniveaus bij mensen met een motorische handicap is een uitdaging. Traditionele enkelbraces compenseren zwakte door passieve ondersteuning te bieden en leiden na verloop van tijd vaak tot grotere zwakte in deze spieren. Het is duidelijk dat er behoefte is aan effectievere trainingsstrategieën of apparaten die continu kracht kunnen behouden of mogelijk zelfs kunnen vergroten voor mensen met gehurkt lopen, en daardoor helpen om de loopfunctie te behouden.

Draagbare apparaten die een vorm van externe hulp en/of ondersteuning bieden om een ​​persoon te helpen een functionele taak uit te voeren, vaak robotachtige exoskeletten genoemd, zijn steeds vaker beschikbaar als trainings-/hulpmiddelen. Er is echter nog steeds een gebrek aan bewijs ter ondersteuning van het gebruik ervan en voor het bepalen van optimale methoden voor specifieke patiëntenpopulaties.

Het primaire doel van deze studie is het evalueren van de effectiviteit van een aangedreven knieprothese - de Agilik - voor het verbeteren van het gehurkte looppatroon bij kinderen. Het is aangetoond dat dynamische of ondersteunende kniehulpmiddelen effectief zijn bij revalidatiepopulaties, zoals mensen met een dwarslaesie, en kunnen ook gunstig blijken te zijn voor mensen met gehurkt lopen.

Gegevensverzameling:

Dit is een studie van poliklinische patiënten met gehurkt lopen om de effectiviteit te evalueren van een ondersteunende orthese (de Agilik) om het gehurkt lopen te verbeteren. De studie omvat zeven bezoeken voor deelnemers binnen een periode van twee maanden. Het eerste bezoek (bezoek 1) is voor toestemming, beoordeling van geschiktheid, medische geschiedenis en lichamelijk onderzoek, gips voor het vervaardigen van de beugel, wat 2 uur zal duren. Fabricage van het paar op maat gemaakte beugels voor elke deelnemer duurt ongeveer 4 weken. Het tweede bezoek (bezoek 2) is voor het instellen, afstellen en testen van de Agilik tijdens het lopen, met een duur van maximaal 4 uur. Om het afstellen van het apparaat te vergemakkelijken, zal de behandelend fysiotherapeut (PT) tijdens bezoek 2 samenwerken met personeel van Bionic Power om het koppelprofiel van de Agilik te optimaliseren met betrekking tot normaliserende loopparameters. Als de deelnemer in staat is om de ~10 m loopbrug te voltooien met behulp van de Agilik zonder hulp van een andere persoon (maar met hun mobiliteitshulpmiddel als ze doorgaans worden gebruikt om te lopen) bij het tweede bezoek, eerste gegevensverzameling tijdens het lopen met de Agilik en de basiscondities , vindt plaats bij bezoek 2 (Tabel 1), samen met extra loopoefeningen voor accommodatie met het apparaat van maximaal 4 uur. 'Basiscondities' verwijzen naar blootsvoets en het gebruik door de patiënt van een bestaande brace/orthese. Als deelnemers tijdens hun trainingssessie met de Agilik instabiel blijken te zijn, zullen deelnemers een harnas dragen (Maxi Sky 2, Arjo, Malmö, Zweden) om te blijven trainen met de Agilik. Het Maxi Sky 2-systeem bewaakt deelnemers tijdens het lopen om te voorkomen dat ze bij een val contact met de grond maken door hun lichaamsgewicht te ondersteunen als ze instabiel worden. De daaropvolgende vier bezoeken (bezoeken 3-6) zullen de deelnemer meer tijd geven om te oefenen met de Agilik en loopproeven op te nemen die elk maximaal 2 uur duren. Tijdens de Agilik-proeven wordt tijdens de late zwaai- en/of standfase knie-extensiehulp verleend. Er wordt geen assistentie verleend tijdens de vroege en mid-swing-fasen. Het laatste bezoek (bezoek 7) omvat het oefenen met en het opnemen van proeven voor de Agilik, en ook een andere registratie van de toestand van blootsvoets en brace/orthese verzameld in bezoek 1 (zie tabel 1 voor een samenvatting van activiteiten die plaatsvinden tijdens elk bezoek). . Bij elk bezoek dat de deelnemers bijwonen, zal de aanwezige PT de deelnemer en zijn familie kort interviewen om te bepalen of er veranderingen zijn sinds het vorige bezoek die erop wijzen dat hun deelname aan het onderzoek moet worden stopgezet en/of dat de PT op de hoogte moet zijn van eventuele verhoogde risico's bij hun deelname. Als de toestand van de deelnemer zodanig is veranderd dat hij niet meer aan de bovengenoemde inclusiecriteria kan voldoen, zijn er twee opties: 1) het bezoek van de deelnemer kan worden uitgesteld om herstel van de patiënt in de oorspronkelijke toestand mogelijk te maken bij de eerste deelname aan het onderzoek, of 2) de deelnemer kan zich terugtrekken uit het onderzoek. Optie #2 is vereist als het onderzoeksteam van mening is dat er geen redelijke verwachting is dat de deelnemer binnen een maand na het vorige bezoek terugkeert naar een gezondheidstoestand waarin hij of zij aan de oorspronkelijke opnamecriteria kan voldoen.

Gangbeoordeling omvat passieve reflecterende markeringen die op de huid op elk segment van de onderste ledematen worden geplakt. Oppervlakte-elektromyografie (EMG)-elektroden zullen worden gebruikt om de spieractiviteit tijdens het lopen te meten. Zelfklevende oppervlakte-elektroden (Delsys Inc., Boston, MA) worden op de huid boven de spieren geplaatst na voorbereiding van de huid met een alcoholdoekje. Elektroden worden door een getrainde therapeut bilateraal op de strekspieren van de knie, de knieflexoren, de dorsaalflexoren van de enkel en de plantairflexoren van de enkel geplaatst. EMG-elektrodepads die direct op de huid worden geplaatst, zullen de beugel niet hinderen. Tijdens de loopproeven van elke deelnemer (inclusief blootsvoets, bestaande beugels/orthesen en Agilik-omstandigheden), zullen de onderzoekers 3D-kinematische (bewegings-), krachtplaat- en oppervlakte-EMG-gegevens verzamelen om de looppatronen tijdens lopen over de grond te kwantificeren. De biomechanica van het lopen zal in het laboratorium worden verzameld met behulp van een Qualisys motion capture-systeem (Qualisys, Goteborg, Zweden) en krachtplaten (AMTI, Watertown, MA). Bij alle loopproeven tijdens de duur van het onderzoek zullen de deelnemers worden opgedragen om met een zelfgekozen, comfortabele snelheid te lopen. Ze krijgen de instructie om de 10 m in hun zelfgekozen tempo te lopen. Wanneer ze het einde van de 10 meter bereiken, stoppen ze, draaien ze 180 graden, wachten op instructies om verder te gaan en keren dan terug naar het oorspronkelijke startpunt. Dit proces wordt herhaald totdat ten minste vijf wandelingen van 10 m met succes zijn uitgevoerd en geregistreerd.

Gegevensanalyse:

Om doel 1 te bereiken, vergelijken de onderzoekers de maximale kniehoek tijdens stand en kniemomentprofielen tijdens stand in het sagittale vlak, tussen verschillende condities. Een verbetering van de maximale knie-extensie van meer dan 10° zal worden beschouwd als de drempel voor klinische significantie op basis van een onderzoek waarin kinderen met hurken werden ingedeeld in klinische categorieën (licht, matig of ernstig) op basis van stappen van 10° in de kniehoek. De onderzoekers zullen ook temporeel-ruimtelijke meetwaarden van elke aandoening vergelijken, waaronder: loopsnelheid, staplengte, paslengte, tijd doorgebracht in houding en stapbreedte. Om doelstelling 2 te voltooien, worden de blootsvoetsproeven van bezoek 1 en bezoek 6 vergeleken met dezelfde statistieken als hierboven vermeld voor doelstelling 1.

Om de bovengenoemde loopparameters te vergelijken binnen proefpersonen maar tussen condities (blootsvoets, bestaande beugels/orthesen en de Agilik), zullen de onderzoekers gepaarde t-tests uitvoeren om de statistische significantie tussen de gemiddelden van elke parameter (kniehoek en loopsnelheid) te bepalen. De onderzoekers zullen Bonferroni-correctie gebruiken om rekening te houden met meerdere tests van p-waarden in verschillende omstandigheden. De onderzoekers beschouwen een toename in knie-extensie van meer dan 10 graden tijdens stand als een klinisch significante verbetering. Hoewel onze steekproefomvang beperkt is tot 5 deelnemers aan deze studie, hebben vergelijkbare apparaatgerichte revalidatieonderzoeken vergelijkbare steekproefgroottes gebruikt en konden statistisch significante veranderingen worden waargenomen als gevolg van grote effectgroottes. Op basis van deze studies verwachten de onderzoekers de hypothesen te kunnen testen en de doelstellingen van deze studie te kunnen bereiken.