Eksoskjelett og ryggmargsstimulering for SCI

I denne studien vil totalt 24 deltakere med en ufullstendig ryggmargsskade (iSCI) bli tilfeldig tildelt en EAW+TLS-gruppe eller en EAW alene intervensjonsgruppe. Hver gruppe av subakutt til kronisk sensorisk og motorisk iSCI vil bestå av 12 deltakere. I gjennomsnitt trenes det fem deltakere per år. Hver gruppe vil motta 60 minutter med robotintervensjonstrening per økt, totalt 80 økter (3 ganger i uken, i 28 uker). Gruppe 1: EAW + TLS-gruppen vil motta 60 minutters eksoskjelettassistert gåing over bakken med samtidig TLS etterfulgt av 15 minutter med overjordisk trening uten eksoskjelettet. Gruppe 2: EAW-gruppen alene (ingen stimulering) vil motta 60 minutter med eksoskjelettassistert gangtrening over bakken etterfulgt av 15 minutter med gruppetrening over bakken. Det påføres ingen stimulering til denne gruppen på noe tidspunkt under treningen/vandringen.

Treningsparadigmer.

Gruppe 1: EAW+TLS:

Treningsprotokollene for de 2 gruppene vil ha nøyaktig samme struktur og timing, bortsett fra at TLS-komponenten legges til under robotassistert gange i EAW +TLS-gruppen. Etter 3-5 økter vil den standardiserte treningsprotokollen innebære et sirkeltreningsformat for 55-60 minutters trening [5 minutter sitte å stå, 15 minutter å gå på flate fliser, 10 minutter å gå på forskjellige overflater inkludert tepper og keramiske fliser, 15 minutters gange av flislagte overflater, 10 minutter gange opp og ned ramper og passering gjennom døråpninger. Gjennom treningsøkten vil deltakeren bli instruert av PT om hvordan han/hennes stående kinematikk kan forbedres. Varigheten av gang-/ståtreningsøktene vil også bli bestemt av deltakerens tretthet. Blodtrykket (BP) vil bli målt ved baseline sittende, stående og med jevne mellomrom under treningsøkten. Hvis deltakeren klager over svimmelhet, ørhet eller uro i det autonome nervesystemet, vil deltakeren hvile sittende (føttene hevet). Etter 5 minutters hvile vil deltakeren begynne å stå igjen og blodtrykket overvåkes. Hvis en deltaker ikke kan tolerere trening i 60 minutter, vil han eller hun fullføre treningen og treningstiden vil bli registrert for fremtidig analyse. Før hver treningsøkt vil BP bli evaluert (3 påfølgende BP-målinger innenfor 5 mmHg med 1 minutts intervaller). Når BP er stabil, vil deltakeren begynne å trene.

Transkutan ryggmargsstimulering (TLS): TLS vil bli brukt under EAW+TLS gruppetreningsøktene. TLS vil bli påført ved hjelp av et par selvklebende stimulerende elektroder (5 cm diameter) plassert bilateralt over T11/T12 spinous prosesser. En konstantspenningsstimulator (RT™ 50 Sage-stimulatorer, RT-terapi, Baltimore, MD) vil levere ladebalanserte, symmetriske, bifasiske rektangulære pulser på 2 ms bredde (1 ms per fase). Under gangtidene i alle treningsøktene til EAW +TLS-gruppen, TLS ved 30 Hz og ~18 V (vil bli justert på grunn av individuelle variasjoner), en intensitet som produserer parestesier i de fleste av underekstremitetene, men likevel under motorisk terskel for underekstremitetsmuskulaturen (Hofstoetter et al. 2013).

Merk: Overflatestimulatorer vil være trådløse og vil fungere under alle aspekter av EAW på underterskelnivåer som ikke vil tillate muskelaktivering under EAW-treningen. Exoskeleton-enheten vil ikke forstyrre plassering av overflatestimuleringselektroder, og stimuleringsparametrene kan moduleres av den "nye" notisblokkenheten som er en del av systemet.

Etterforskerne vil også evaluere endringene i romlige tidsmessige egenskaper, kinematikk og muskelaktivering og kvaliteten på ryggmargsfiberkanal (SCFT)-tilkobling ved høyoppløselig bildebehandling som et resultat av intensiv trening, da disse også påvirker restitusjonen for iSCI.

Gruppe 2: EAW-trening alene:

Opplæring vil innebære bruk av samme eksoskjelettenhet (Ekso Bionics, Berkeley, CA) for alle deltakerne. Påføringsenhet. Hver deltaker vil gjennomgå måling, dimensjonering og "påføring" av eksoskjelettet. Hver deltaker vil da bli instruert i riktig bruk av enheten. Innledende evaluering. Alle individer vil gjennomgå en standsevaluering. En trener plassert bak deltakeren vil hjelpe til med trunkstabilisering, ved å påføre fremre krefter ved bekkenet og/eller bakre krefter ved skuldrene, for å sikre at bagasjerommet og bekkenet ikke er bøyd eller hyperforlenget. Trenere vil bistå med instruksjoner om å flytte stammen og bekkenet for å gjøre det lettere for roboten å tråkke.

I løpet av de første 3 øktene med trening, vil eksoskjelettenheten være bundet til et overliggende trinsesystem under trening for å la deltakerne trygt tilpasse seg trunk, balansere gangaktiviteter mens de går i eksoskjelettet. Det overordnede målet med disse tidlige treningsøktene er å opprettholde kropps- og lemkontroll under posisjon og sving som ligner vanlig stående og gå.