Zużycie energii i obciążenie krążeniowo-oddechowe podczas chodzenia z pomocą robota i bez niego

Tło. U pacjentów po udarze mózgu często stwierdza się upośledzoną wydolność krążeniowo-oddechową, która jest głównym czynnikiem ryzyka rozwoju chorób krążeniowo-oddechowych. Średni koszt energetyczny marszu, czyli ilość zużytego tlenu w mililitrach na kilogram masy ciała na metr, u pacjentów po udarze mózgu jest prawie dwukrotnie wyższy niż u osób zdrowych (odp. 0,27 ml/kg/m2 vs. 0,15 ml/kg/m2). W rehabilitacji pacjentów po udarze mózgu nadrzędnym celem jest poprawa parametrów kinematycznych i czynnościowych związanych z chodem. Jednak ze względu na wspomniane wcześniej zagrożenia krążeniowo-oddechowe, podczas rehabilitacji chodu ważna jest świadomość zużycia energii i obciążenia krążeniowo-oddechowego pacjentów po udarze mózgu. W przeszłości trening chodu był realizowany głównie poprzez trening na bieżni, trening naziemny i/lub bardziej konwencjonalne terapie, ale w ostatnich latach wzrasta wykorzystanie pomocy robota w rehabilitacji chodu. Jednak to, jaki wpływ ma wspomaganie robota na obciążenie krążeniowo-oddechowe i zużycie energii, a co za tym idzie, jakie są potencjalnie negatywne i/lub pozytywne skutki uboczne dla układu krążeniowo-oddechowego, jest mniej zbadane i niejasne.

Do tej pory krótkie spacery przy asyście robota (do 7 minut) wydają się mniej energochłonne i mniej stresujące dla krążeniowo-oddechowego niż chodzenie bez pomocy robota. Nie jest jednak jasne, jaki wpływ mają dłuższe spacery. Ponadto nie jest również jasne, dlaczego mogą istnieć możliwe różnice między chodem wspomaganym przez robota a chodzeniem bez pomocy robota. Jednym z możliwych wyjaśnień może być to, że różnice w czasoprzestrzennych parametrach chodu są odpowiedzialne za różnice w zużyciu energii i obciążeniu krążeniowo-oddechowym.

Rekrutacja pacjentów. Pacjenci po udarze w Centrum Rehabilitacji St. Ursula (Herk-de-Stad, Belgia) otrzymają ustne i pisemne informacje na temat celów i interwencji badania. Zostaną zrekrutowani kwalifikujący się pacjenci po udarze mózgu, którzy wyrażą zgodę na udział w badaniu. Podpisana świadoma zgoda zostanie uzyskana od wszystkich uczestników.

Wielkość próbki. Obliczenia wielkości próby opierają się na wcześniejszych badaniach wskazujących na duże rozmiary efektu między wpływem chodu wspomaganego przez robota w porównaniu z chodzeniem bez pomocy robota na zużycie energii i obciążenie krążeniowo-oddechowe (na podstawie przeglądu systematycznego przedłożonego do recenzji). Aby wykryć duży wpływ wielkości (f = 0,40) chodu wspomaganego przez robota w porównaniu z chodem naziemnym i bieżnią na zużycie energii, obciążenie krążeniowo-oddechowe i odczuwane zmęczenie, w powtarzanych pomiarach w ramach projektu badanych (3 warunki chodu i 4 pomiary), z poziom istotności 5% i poziom mocy 80%, potrzebna jest próba o wielkości 21 osób (G*Power 3.1 dla komputerów Mac). Wielkość próby jest zawyżona do 24 osób, więc każdy rozkaz chodzenia będzie wykonywany tyle samo razy.

Interwencja. Pacjenci będą badani w 3 pojedynczych sesjach marszowych, każda w innym dniu: chodzenie w Lokomacie z 60% siłą prowadzenia, chodzenie po bieżni i chodzenie po ziemi. W przypadku uczestników wszystkie warunki chodu będą wykonywane z tą samą komfortową prędkością chodu (CWS), z takim samym podparciem ciężaru ciała (BWS) (jeśli to konieczne) przez całkowity czas trwania maksymalnie 30 minut. CWS (z maksymalną prędkością 3,2 km/h odpowiadającą maksymalnej prędkości Lokomatu) oraz ilość BWS (w razie potrzeby) będą ustalane indywidualnie na odrębny dzień przed rozpoczęciem badania. Testy chodu zostaną zakończone wcześniej, gdy pojawią się względne lub bezwzględne wskazania zgłoszone przez American Heart Association lub gdy pacjenci nie będą mogli kontynuować chodzenia. Pacjenci zostaną poproszeni o powstrzymanie się od spożywania pokarmów, alkoholu, kofeiny lub nikotyny na co najmniej 3 godziny przed interwencją oraz niewykonywania dodatkowych forsownych czynności na co najmniej 12 godzin przed interwencjami. Sesje spacerowe będą kontrolowane dla pory dnia. Przed rozpoczęciem badania zostanie zebrana charakterystyka demograficzna i kliniczna, a CWS i ilość BWS (jeśli to konieczne) zostaną określone w 10-minutowym teście marszu. Na początku każdego etapu chodu zostanie wyposażony w noszony na klatce piersiowej system do analizy gazów z maską na usta (Metamax 3B, Cortex, Niemcy), pas do pomiaru tętna (Polar H7) i 2 nożne czujniki do noszenia (Physiolog, Gait Up, Szwajcaria). stosowany. Pacjenci będą siedzieć przez 5 minut, podczas których rejestrowane będą wartości spoczynkowe (zużycie energii, parametry krążeniowo-oddechowe i odczuwane zmęczenie). Po 5-minutowym okresie odpoczynku pacjenci będą chodzić przez 30 minut, podczas których zużycie energii, parametry krążeniowo-oddechowe, odczuwane zmęczenie i parametry czasoprzestrzenne będą stale monitorowane. Odczuwane zmęczenie będzie rejestrowane co minutę. Średnie wartości w spoczynku, na początku, w środku i na końcu sesji marszu zostaną obliczone offline.

Randomizacja i ukrywanie. Sesje spacerowe będą wykonywane w losowej kolejności w 3 różnych dniach. Niezależny badacz przydzieli losowo 24 pacjentów (w 2 seriach po 12) do jednej z 6 możliwych kolejności chodzenia, używając generatora sekwencji losowych. Alokacja zostanie ukryta dla badaczy za pomocą pliku Excel z sekcjami niewidocznymi i zablokowanymi, do których dostęp ma tylko niezależny badacz. Losowa kolejność chodzenia pacjenta będzie zatem dostępna tylko wtedy, gdy pacjent zostanie zrekrutowany, a jego nazwisko zostanie wprowadzone do arkusza programu Excel. Ta metoda zapewni, że badacz nie zna kolejności chodzenia następnego uczestnika.

Spadkowicz. W przypadku rezygnacji uczestników, uczestnik zostanie zastąpiony przez nowego uczestnika, który przeprowadzi wszystkie trzy próby w tej samej losowej kolejności, co uczestnik, który zrezygnował. Tak więc, w przypadku rezygnacji, przebadani zostaną dodatkowi pacjenci, dopóki nie zostaną zebrane dane 24 pacjentów, którzy uczestniczyli we wszystkich trzech warunkach.

Analiza statystyczna. Statystyki będą wykonywane przy użyciu SPSS (IBM, Chicago, IL). Statystyki opisowe zostaną obliczone dla podstawowych cech demograficznych i klinicznych pacjentów. Analizy wariancji z powtarzanymi pomiarami (ANOVA) z poprawką Bonferroniego dla porównań wielokrotnych zostaną wykorzystane do analizy różnic w wynikach pierwotnych i drugorzędowych w warunkach chodzenia i pomiędzy nimi. Przeprowadzona zostanie analiza regresji w celu oceny, czy (zmiany) parametrów czasoprzestrzennych można przewidzieć dla (zmian) zużycia energii. Poziom istotności zostanie ustalony na poziomie 5%.