Trening napędu wózka inwalidzkiego oparty na uczeniu się motorycznym dla osób starszych

Wielkość próbki:

Obliczenia dały wielkość próby 10 uczestników dla każdej z trzech grup, aby wykryć istotną różnicę z 80% mocą na poziomie istotności 0,05 (G * moc 3,1). Aby uwzględnić brakujące dane i utratę obserwacji, wielkość próby zwiększono o 15%, tak że każda z trzech grup będzie składać się z 12 uczestników, co daje łącznie 36 uczestników.

Honoraria uczestników:

• Wszyscy uczestnicy otrzymają 15 dolarów za każdą z trzech sesji testowych
• Uczestnicy przydzieleni losowo do jednej z grup interwencyjnych (praktyki lub szkolenia) otrzymają 5 USD/wizytę (z wyłączeniem sesji testowej), aby częściowo zrekompensować koszty podróży.

Ocena kwalifikowalności:

Uczestnicy zainteresowani wzięciem udziału w tym badaniu zostaną poddani telefonicznej weryfikacji kwalifikacyjnej, aby upewnić się, że spełniają wymagania dotyczące wieku i wagi, nie mają urazów kończyn górnych i rozumieją potencjalne zaangażowanie czasowe. Uczestnicy zostaną poinformowani, że będą musieli wypełnić jeden kwestionariusz, aby potwierdzić, że kwalifikują się, kiedy przyjdą na pierwszą wizytę. Uczestnicy przejdą Mini Egzamin Psychiczny po wyrażeniu świadomej zgody na badanie przesiewowe pod kątem zaburzeń funkcji poznawczych.

Informacje opisowe danych demograficznych (poziom bazowy):

Zmienne, które są ważne w opisie populacji uczestników, zostaną zebrane na początku badania, w tym: wiek; wysokość; seks; kontakt z członkami rodziny lub przyjaciółmi korzystającymi z ręcznego wózka inwalidzkiego.

Informacje o uczestniku fizycznym (poziom wyjściowy, po interwencji i dwa tygodnie po interwencji):

W każdym punkcie zbierania danych będą mierzone zmienne fizyczne wymagane w procedurach testowych lub mogące mieć wpływ na wyniki, w tym: waga; siła uścisku; elastyczność stawu kończyny górnej; i samooceny oceny sprawności fizycznej.

Oceny:

Pomiary zostaną wykonane przed interwencją (poziom wyjściowy), cztery tygodnie i 6 tygodni po okresie wyjściowym. Wszystkie oceny przeprowadzi jeden przeszkolony asesor.

Randomizacja:

Podczas rejestracji uczestnicy będą losowo przydzielani do grupy szkoleniowej, treningowej lub kontrolnej opartej na uczeniu się motorycznym za pomocą algorytmu losowego.

Gromadzenie danych:

Po wyrażeniu świadomej zgody i wykazaniu zgody na ćwiczenia przez podpisaną przez lekarza kopię badania lekarskiego gotowości do aktywności fizycznej (PARMED X) w przypadku osób w wieku powyżej 69 lat lub kwestionariusza gotowości do aktywności fizycznej (PAR-Q+) w przypadku osób w wieku poniżej 69 lat uczestnicy wypełnią kwestionariusz demograficzny obejmujący płeć, wzrost, wagę, wiek, ogólny poziom sprawności i doświadczenie w ręcznym jeździe na wózku.

Po wypełnieniu kwestionariuszy uczestnicy zostaną dopasowani do odpowiedniego rozmiaru wózka inwalidzkiego Elevation (Instinct Mobility, Vancouver, BC). Uczestnicy zostaną dopasowani w taki sposób, aby ich łokcie tworzyły kąt około 100 stopni, gdy ich ręce znajdują się na górze koła, gdy siedzą na wózku inwalidzkim. Aby zapewnić spójność między punktami pomiarowymi, szczegóły dopasowania wózka inwalidzkiego zostaną zarejestrowane i odtworzone podczas testów końcowych, aby zminimalizować błąd systematyczny. Oprzyrządowane koło pomiarowe do zbierania zmiennych kinetycznych i czasowych (SmartWheel -Three Rivers Holdings, Mesa, AZ) zostanie wymienione na prawe koło wózka inwalidzkiego, a po lewej stronie wózka zostanie zastosowany atrapa koła pasującego do bezwładności. Ciśnienie w oponach zostanie napompowane do zalecanego poziomu 100 psi.

Następnie zostanie przeprowadzony test oporu w celu określenia siły oporu systemu użytkownika wózka inwalidzkiego na bieżni (Max-Mobility). Podczas testu przeciągania uczestnik będzie siedział biernie na wózku inwalidzkim wyposażonym w sprzęt laboratoryjny, który jest połączony liną z przetwornikiem siły. Przy stałej prędkości (1,1 m/s lub 4,0 km/h) kąt nachylenia bieżni będzie zwiększany w 10 krokach (o 0,5% nachylenia), a przy każdym kącie zostanie wyznaczona siła oporu. Te 10 pomiarów siły zostanie wykorzystanych do obliczenia mocy wyjściowej (PO) dla każdego kąta nachylenia bieżni. Do określenia PO zostanie wykorzystana regresja liniowa (obliczona przez pomnożenie siły oporu przez prędkość zgodnie z PO (W) = siła oporu (N) · prędkość taśmy (m/s)). Test przeciągania trwa około 5 minut.

Pasy bezpieczeństwa znajdujące się po bokach bieżni wózka inwalidzkiego zostaną przymocowane z przodu wózka inwalidzkiego Elevation (na metalowej ramie nad przednimi kółkami samonastawnymi). Przed zebraniem danych uczestnicy będą mieli pięć minut na zapoznanie się z bieżnią na wózku inwalidzkim i będą stopniowo doprowadzani do ustawionej prędkości 1,1 m/s (4,0 km/h), która będzie wykorzystywana do zbierania danych. Wcześniejsze badania wykorzystywały prędkość 1,1 m/s do testów biomechanicznych, ponieważ jest to minimalna prędkość wymagana do przekroczenia niektórych skrzyżowań w Stanach Zjednoczonych. Aby upewnić się, że wszyscy uczestnicy wykonają taką samą ilość pracy podczas prób testowych, moc wyjściowa zostanie znormalizowana do 0,15 W/kg przy nachyleniu 0,7%, ponieważ nachylenie 0,7% dawało wyniki najbardziej zbliżone do jazdy po ziemi z prędkością 4-6 kilometrów na godzinę. Opór zostanie przyłożony do tylnej części wózka za pomocą systemu kół pasowych, aby zapewnić, że PO wynosi 0,15 W/kg. Koszt tlenu napędu wózka inwalidzkiego zależy od PO, dlatego standaryzacja PO pozwala nam usunąć różnice w sile oporu wynikające z różnic w masie ciała i konfiguracji wózka. Standaryzacja PO będzie również uwzględniać różnice w wadze uczestników od testu wstępnego, przez test po miesięcznym okresie po teście.

Po tym, jak uczestnik poczuje się komfortowo na bieżni, ustnik i zatyczka do nosa systemu pomiaru metabolizmu Parvo Medics TrueOne 2400 zostaną dopasowane do danej osoby. Dziesięć minut danych wyjściowych (stanu spoczynku) zostanie zebranych, aby upewnić się, że uczestnicy oddychają normalnie (tj. bez hiperwentylacji), a ich współczynnik wymiany oddechowej jest odpowiedni (mniej niż 0,9). Następnie uczestnicy zaczną się obracać z prędkością stopniowo zwiększającą się do 1,1 m/s, po osiągnięciu osiągniętej prędkości (około 15 s) rozpocznie się pięć minut zbierania danych.

Charakterystyka kinetyczna i przestrzenno-czasowa:

Dane z SmartWheel będą zbierane z częstotliwością 240 Hz przy użyciu zastrzeżonego oprogramowania i filtrowane przy użyciu dolnoprzepustowego filtra Butterwortha 4. rzędu o częstotliwości odcięcia 20 Hz. Zmienne zbierane za pomocą koła SmartWheel™ obejmują siły trójwymiarowe, siłę całkowitą (√(Fx2+Fy2+Fz2)), siłę styczną (siła działająca na napęd do przodu), kadencję (cykle/s), kąt pchania i prędkość.

Wzorzec kołowania Dwa czujniki położenia Optotrak 3020 (NDI, Waterloo, ON) zostaną użyte do rejestracji danych kinematycznych 2D w płaszczyźnie strzałkowej dotyczących położenia trzeciego stawu śródręczno-paliczkowego. Znacznik umieszczony na trzecim stawie śródręczno-paliczkowym zostanie użyty do określenia strategii obracania dla każdego pacjenta. Dane kinematyczne będą zbierane z częstotliwością próbkowania 200 Hz. Wszystkie dane będą filtrowane przy użyciu dolnoprzepustowego filtra Butterwortha czwartego rzędu, 7 Hz.

Analiza danych:

Dane kinetyczne i kinematyczne koła będą synchronizowane zewnętrznym impulsem wyzwalającym, dzielone na cykle w oparciu o inicjację siły przyłożonej do obręczy pchającej i normalizowane w czasie do 100% cyklu. Dane z cykli jazdy, które mają miejsce w ciągu ostatnich 5 minut, zostaną uśrednione dla każdego uczestnika.

Ręczne profile trajektorii cykli obracania, które mają miejsce w ciągu ostatnich 5 minut, zostaną użyte do kategoryzowania wzorca obracania się w jednej z czterech kategorii. Dwóch badaczy, nieświadomych przydziału uczestników do grup, niezależnie kategoryzuje strategie kierowania zgodnie z ich definicjami. Strategie jazdy na kółkach zostaną porównane między dwoma badaczami, aby zapewnić spójność.

Interwencja treningowa oparta na uczeniu się motorycznym:

Trening oparty na uczeniu się motorycznym będzie prowadzony przez 1 trenera. Ma ponad 6-letnie doświadczenie w badaniu napędu wózka inwalidzkiego i ma doświadczenie w prowadzeniu innych szkoleń opartych na ML dotyczących umiejętności manualnych i elektrycznych wózków inwalidzkich. Trzech przeszkolonych ochotników będzie asystować przy testach przed i po testach, a także w miesięcznych testach retencji według harmonogramu rotacyjnego. Ochotnicy przejdą 3-godzinne szkolenie z protokołu badania. Uczestnicy zostaną poproszeni o udział w 6 x 20-minutowych sesjach treningowych jeden na jednego w okresie 3 tygodni (2 sesje w tygodniu). Wybrano sześć sesji, ponieważ zaobserwowano poprawę parametrów biomechanicznych już po 12 minutach treningu, jednak poprawę efektywności ruchowej innych umiejętności ciągłych zaobserwowano w ciągu 6 sesji.

Szkolenie oparte na uczeniu się motorycznym skupi się na niektórych podstawowych koncepcjach w dziedzinie uczenia się motorycznego. Koncepcje uczenia się motorycznego będą obejmować zmienną praktykę w odniesieniu do prędkości, informacje zwrotne (zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne, ale skupiające się na zewnętrznych), informacje zwrotne koncentrujące się na trzech głównych zmiennych (wzór jazdy, prędkość ręki podczas kontaktu z obręczą pchającą, kąt pchania), uczenie się sekwencyjne ( w szczególności odnoszące się do schematu toczenia kół) oraz wyobrażenia mentalne (podczas przerw na odpoczynek).

Interwencja w praktyce:

Interwencja praktyczna będzie prowadzona przez 1 trenera. Ma ponad 6-letnie doświadczenie w badaniach nad ręcznymi napędami wózków inwalidzkich. Uczestnicy zostaną poproszeni o udział w 6 x 20-minutowych sesjach treningowych jeden na jednego w okresie 3 tygodni (2 sesje w tygodniu). Wybrano sześć sesji, ponieważ zaobserwowano poprawę parametrów biomechanicznych już po 12 minutach treningu, jednak poprawę efektywności ruchowej innych umiejętności ciągłych zaobserwowano w ciągu 6 sesji.

Chociaż ogólna praktyka zapewnia doświadczenie poprzez ekspozycję, a powtórzenia uzyskane w praktyce można uznać za element uczenia się motorycznego, ważne jest ustalenie, czy istnieje dodatkowa korzyść z treningu jeden na jednego z naciskiem na zasady uczenia się motorycznego nad tym, co osoba może wykonać samodzielnie. Przewiduje się, że podczas interwencji praktycznej wystąpi pewne „uczenie się motoryczne”, jednak postuluje się, że będzie ono miało miejsce w mniejszym stopniu.

Harmonogram i sprzęt do treningu i ćwiczeń opartych na uczeniu się motorycznym:

W ramach tego badania szkolenie odbędzie się w Vancouver w Blusson Spinal Cord Center w Human Mobility Laboratory. Centrum rdzenia kręgowego Blusson to lokalna placówka, w której znajduje się klinika medycyny kręgosłupa, a także kilka laboratoriów badawczych.

Grupa kontrolna:

Grupa kontrolna nie przejdzie żadnego szkolenia, ale zostanie przetestowana w tych samych punktach czasowych, co grupy interwencyjne.

Inny:

Uczestnicy otrzymają krótkie omówienie treningu opartego na praktyce lub uczeniu się motorycznym, w zależności od tego, do której z dwóch grup zostaną przydzieleni, po zakończeniu testów wstępnych. Uczestnicy zostaną poinformowani, że istnieje „trening oparty na uczeniu się motorycznym” i „grupa kontrolna”, jednak fakt, że badamy dwa różne rodzaje treningu, nie zostanie ujawniony, aby grupa ćwicząca nie czuła, że ​​ich trening jest gorszy do grupy szkoleniowej opartej na uczeniu się motorycznym.

Po zakończeniu praktyki lub szkolenia opartego na uczeniu się motorycznym, uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie otwartego kwestionariusza końcowego dotyczącego tego, co im się podobało, a co nie podobało w szkoleniu i czy ich zdaniem byłoby przydatne dla nowego użytkownika wózka inwalidzkiego.

Synteza i analiza danych:

Statystyki opisowe zostaną zsyntetyzowane dla informacji demograficznych i fizycznych.

Skuteczność treningu opartego na uczeniu się motorycznym w odniesieniu do głównego wyniku (sprawność mechaniczna brutto, jak również wyniki drugorzędne zostaną oszacowane za pomocą analizy wariancji (ANOVA) 3 x 3 mieszanych czynnikowych powtarzanych pomiarów. Skorygowana wartość p zostanie wykorzystana do skorygowania wielokrotnych porównań między charakterystykami wyjściowymi. Test chi-kwadrat zostanie wykorzystany do określenia różnic w zmiennej kategorycznej (technika napędu) przed i po teście na podstawie ekspozycji treningowej. Istotność wyniesie alfa = 0,05.