Effekten av en drevet kneortose på gangkinematikk hos barn med kneforlengelsesmangel

Spesifikke mål:

Forbedring av kneets kinematikk under gange, hos barn som viser krøkegang på grunn av svakhet, vil bidra til å dempe de påfølgende skadelige effektene - smerte, ledddeformitet, radiologiske abnormiteter og tap av selvstendig gang.

Det primære målet med denne protokollen er å vurdere effektiviteten til en drevet kneortose ("Agilik", utviklet av Bionic Power) for gangart hos pasienter som har krøket gang. Etterforskerne vil spesifikt fokusere på forbedring av kneekstensjon under posisjon hos pasienter med hukgang.

Det primære målet er preget av to hypoteser, og to respektive mål:

Hypotese 1: Bruk av Agilik hos barn med krokgang vil resultere i en umiddelbar forbedring av kinematikken i sagittal plan kne under gang, med særlig fokus på kneekstensjon i ståfasen.

Mål 1: Ved å bruke bevegelsesfangst for å kvantitativt sammenligne sagittal plan kne-kinematikk og temporal-spatial metrikk for gang utført med Agilik, uten enheten og også med eventuelle bukseseler/ortoser pasienten bruker for øyeblikket. Denne målsettingen vil gi innsikt i den umiddelbare effekten av å bruke Agilik for å dempe egenskaper ved krokgang.

Hypotese 2: Bruk av Agilik hos barn med krokgang over en serie treningsøkter vil resultere i en vedvarende forbedring av kneforlengelsen i ståfasen, selv når barnet går barbeint, uten hjelp av Agilik.

Mål 2: Sammenligne kinematikk i sagittal plan og temporal-spatial metrikk mellom barfotgangforsøk ved starten av ortoseintervensjonen, med barfotgangforsøk ved avslutningen av den siste ortoseøkten. Dette målet vil gi innsikt i eventuelle vedvarende/lærte effekter av bruk av ortosen som resulterer i en endring i gangmønster selv når ortosen ikke brukes.

Bakgrunn, betydning og litteraturgjennomgang:

Barn med diagnoser cerebral parese (CP), spina bifida (SB) eller andre ufullstendige ryggmargsskader (iSCI) opplever ofte atypiske og problematiske gange som, hvis de ikke korrigeres, kan føre til tap av bevegelighet, selvstendighet og livskvalitet. Mens hvert barn med disse diagnosene er unikt, og diagnosen vil manifestere seg klinisk på forskjellige måter, observeres det ofte noen spesifikke gangavvik, som for eksempel hukegang. Crouch-gangart er preget av et altfor bøyd kne under ståfasen av gangarten. En sammenkrøpet holdning reduserer musklenes kapasitet til å forlenge kneet og hoften og er betydelig mindre effektiv. Muskelsvakhet mot gravitasjon (ekstensor) kan bidra til å gå på huk, spesielt mot større forverring med økende alder, delvis fordi økningen i muskelstyrke ikke holder tritt med kroppsveksthastigheten. Å oppnå og opprettholde tilstrekkelige styrkenivåer hos de med motoriske funksjonshemminger er utfordrende. Tradisjonell ankelavstivning kompenserer for svakhet ved å gi passiv støtte og fører ofte til større svakhet i disse musklene over tid. Det er tydelig at det er behov for mer effektive treningsstrategier eller enheter som kan bevare eller muligens til og med øke styrken på kontinuerlig basis for de med krokgang, og derved bidra til å opprettholde gangfunksjonen.

Bærbare enheter som gir en form for ekstern assistanse og/eller støtte for å hjelpe en person med å utføre en funksjonell oppgave, ofte referert til som robotiske eksoskjeletter, er i økende grad tilgjengelig som trenings-/hjelpemidler. Imidlertid er det fortsatt mangel på bevis som støtter bruken av dem og for å bestemme optimale metoder for spesifikke pasientpopulasjoner.

Hovedformålet med denne studien er å evaluere effektiviteten til en drevet kneprotese - Agilik - for å forbedre krokgang hos barn. Dynamiske eller assisterende kneutstyr har vist seg å være effektive i rehabiliteringspopulasjoner som de med ryggmargsskade, og kan også vise seg å være fordelaktige for de som viser ganglag på huk.

Datainnsamling:

Dette er en studie av polikliniske pasienter med krøkegang for å evaluere effektiviteten til en hjelpeortose (Agilik) for å forbedre krøkegang. Studien inkluderer syv besøk for deltakere i løpet av en to måneders periode. Det første besøket (besøk 1) er for samtykke, kvalifiseringsevaluering, sykehistorie og fysisk undersøkelse, støping for tannregulering som vil ta 2 timer. Produksjonen av et par tilpassede seler for hver deltaker vil ta ca. 4 uker. Det andre besøket (besøk 2) er for innledende oppsett, innstilling og testing av Agilik under gange, og varer i maksimalt 4 timer. For å lette tuning av enheten vil den behandlende fysioterapeuten (PT) under besøk 2 samarbeide med personell fra Bionic Power for å optimalisere momentprofilen til Agilik med hensyn til normalisering av gangparametere. Hvis deltakeren er i stand til å fullføre ~10 m gangveien ved å bruke Agilik uten hjelp fra en annen person (men med mobilitetshjelpen hvis den vanligvis brukes til å gå) ved det andre besøket, innledende datainnsamling mens han går med Agilik, og grunnforholdene , vil finne sted ved besøk 2 (tabell 1), sammen med ekstra gangtrening for overnatting med enheten, som varer i maksimalt 4 timer. 'Basisforhold' refererer til barbeint og pasientbruk av en hvilken som helst gjeldende tannskinne/ortose. Hvis deltakerne blir observert å være ustabile under treningsøkten med Agilik, vil deltakerne bruke en sele (Maxi Sky 2, Arjo, Malmö, Sverige) for å fortsette å trene med Agilik. Maxi Sky 2-systemet overvåker deltakerne mens de går for å beskytte dem mot å komme i kontakt med bakken ved et fall ved å støtte kroppsvekten hvis de blir ustabile. De påfølgende fire besøkene (besøk 3-6) vil gi deltakeren tid til å øve med og registrere gangforsøk for Agilik som varer i maksimalt 2 timer hver. Under Agilik-prøvene vil kneekstensjonsassistanse gis under sen sving- og/eller ståfase. Ingen assistanse vil bli gitt i tidlige og midtsvingsfaser. Det siste besøket (besøk 7) vil involvere øvelse med, og registrering av forsøk for, Agilik, og også en annen registrering av barfot- og tannregulering/ortose-tilstander samlet i besøk 1 (se tabell 1 for en oppsummering av aktiviteter som skjer under hvert besøk) . Ved hvert besøk deltakerne deltar på, vil den møtende PT-en kort intervjue deltakeren og deres familie for å finne ut om det er noen endringer siden forrige besøk som tyder på at deres deltakelse i studien bør stoppes og/eller om PT-en bør være klar over av økt risiko ved deres deltakelse. Hvis deltakerens tilstand har endret seg slik at de ikke er i stand til å oppfylle de nevnte inklusjonskriteriene, vil to alternativer bli gitt: 1) deltakerbesøket kan utsettes for å muliggjøre gjenoppretting av pasienten til opprinnelig tilstand ved deres første innmelding i studien, eller 2) deltakeren kan trekke seg fra studien. Alternativ #2 vil være nødvendig hvis studieteamet mener det ikke er noen rimelig forventning for deltakeren om å returnere til en helsetilstand der de er i stand til å oppfylle de opprinnelige inklusjonskriteriene innen en måned etter sitt forrige besøk.

Gangevurdering inkluderer passive reflekterende markører som er teipet til huden på hvert segment av underekstremiteten. Overflateelektromyografi (EMG) elektroder vil bli brukt for å måle muskelaktivitet under gange. Selvklebende overflateelektroder (Delsys Inc., Boston, MA) vil bli plassert på huden over musklene etter at huden er klargjort med en alkoholpute. Elektroder vil bli plassert bilateralt på kneekstensormuskler, knefleksormuskler, ankeldorsiflexormuskler og ankelplantarfleksormuskler av en utdannet terapeut. EMG-elektrodeputer plassert direkte på huden vil ikke forstyrre skinnen. Under hver deltakers gangforsøk (inkludert barfot, eksisterende bukseseler/ortoser og Agilik-forhold), vil etterforskerne samle 3D kinematisk (bevegelse), kraftplate og overflate-EMG-data for å kvantifisere gangmønsteret under overjordisk gange. Gangbiomekanikk vil bli samlet inn i laboratoriet ved hjelp av et Qualisys bevegelsesfangstsystem (Qualisys, Göteborg, Sverige) og kraftplater (AMTI, Watertown, MA). I alle gangforsøk gjennom hele studiens varighet, vil deltakerne bli henvist til å gå i en selvvalgt, komfortabel hastighet. De vil få beskjed om å gå de 10 m i sitt selvvalgte tempo. Når de når slutten av 10m, vil de stoppe, snu 180 grader, vente på instruksjonene for å fortsette, og deretter gå tilbake til det opprinnelige utgangspunktet. Denne prosessen vil bli gjentatt til minst fem 10 m turer er vellykket utført og registrert.

Dataanalyse:

For å oppnå mål 1, vil etterforskerne sammenligne topp knevinkel under stilling og knemomentprofiler under stilling i sagittalplanet, mellom forhold. En forbedring i maksimal kneekstensjon på mer enn 10° vil bli vurdert som terskelen for klinisk betydning basert på en studie som delte barn med huking inn i kliniske kategorier (mild, moderat eller alvorlig) basert på 10° økninger i knevinkel. Etterforskerne vil også sammenligne temporal-spatiale beregninger fra hver tilstand, inkludert: ganghastighet, skrittlengde, skrittlengde, tid brukt i stilling og skrittbredde. For å fullføre mål 2 vil barfotforsøkene fra besøk 1 og besøk 6 sammenlignes på tvers av de samme beregningene som er oppført ovenfor for mål 1.

For å sammenligne de nevnte gangparametrene innen fag, men på tvers av tilstander (barfot, eksisterende tannregulering/ortoser og Agilik), vil etterforskerne utføre parede t-tester for å bestemme statistisk signifikans mellom middelene for hver parameter (knevinkel og ganghastighet). Etterforskerne vil bruke Bonferroni-korreksjon for å ta hensyn til flere tester av p-verdier på tvers av forhold. Etterforskerne vil vurdere en økning i kneekstensjon på mer enn 10 grader under stilling som en klinisk signifikant forbedring. Mens prøvestørrelsen vår er begrenset til 5 deltakere i denne studien, har lignende enhetssentrerte rehabiliteringsstudier brukt lignende prøvestørrelser og var i stand til å observere statistisk signifikante endringer på grunn av store effektstørrelser. Basert på disse studiene forventer etterforskerne å kunne teste hypotesene og oppnå målene som er definert for denne studien.