Wpływ przekwalifikowania chodu na biomechanikę kończyn dolnych

Losowo kontrolowany projekt badania z listą oczekujących zostanie wykorzystany do zbadania wpływu 10-tygodniowej interwencji przekwalifikowania chodu na moment przywodzenia kolana. Uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do grupy interwencyjnej lub kontrolnej. Grupa interwencyjna zostanie dalej podzielona na dwie grupy. Jedna grupa będzie składać się z uczestników, którzy najbardziej zredukowali moment przywodzenia kolana (KAM) przy zmienionym chodzie progresji stopy, a druga będzie składać się z uczestników, którzy najbardziej skutecznie zredukują KAM przy chodzeniu z pochylonym tułowiem podczas oceny wstępnej. Następnie uczestnicy wykonają 8 sesji przekwalifikowania chodu w ciągu 8 tygodni (jedna sesja tygodniowo), stosując albo swoją strategię modyfikacji chodu (interwencja), albo normalny chód (kontrola). W ramach projektu listy oczekujących, pod koniec 10 tygodni, pacjenci przydzieleni do grupy kontrolnej zostaną ponownie przydzieleni do wcześniej ustalonej dla pacjenta interwencji modyfikującej chód. Celem jest zminimalizowanie ścierania i zwiększenie efektywnej wielkości próby.

Po przybyciu do laboratorium uczestnicy będą zobowiązani do przeczytania i podpisania formularza świadomej zgody. Wzrost i masa uczestnika zostaną zapisane. Ból i funkcjonowanie zostaną ocenione za pomocą kwestionariusza Western Ontario and McMaster Universities Arthritis (WOMAC) oraz numerycznej skali ocen (NRS) od zera do 10, gdzie zero oznacza brak bólu, a 10 najwyższy poziom bólu. Kończyna doświadczalna na potrzeby tego badania jest definiowana jako noga, u której zdiagnozowano objawową chorobę zwyrodnieniową stawów skroniowo-żuchwowych lub kończynę najbardziej objawową w przypadku obustronnej choroby zwyrodnieniowej stawów. Uczestnicy zostaną wyposażeni w 4 elektromiogramy powierzchniowe (sEMG) umieszczone na mięśniu prostym uda, obszernym przyśrodkowym, bicepsie uda i półścięgnistym kończyny doświadczalnej. Czujniki EMG będą wykorzystywane do rejestrowania aktywności mięśni podczas badania podstawowego. Uczestnicy będą mieli następnie 53 odblaskowe znaczniki przymocowane do tułowia i kończyn dolnych. Statyczna próba kalibracji systemu przechwytywania ruchu VICON zostanie przeprowadzona, gdy uczestnicy staną na najbardziej wysuniętej płycie siłowej z obiema stopami wyrównanymi z osią przednio-tylną laboratorium. Uczestnicy wykonają również dynamiczną kalibrację, wykonując trzy obroty biodra zgodnie z ruchem wskazówek zegara, które zostaną wykorzystane do oszacowania środków stawu biodrowego. Następnie uczestnicy wykonają 5 podstawowych prób marszu wraz z 6-metrowym chodnikiem z preferowaną przez siebie prędkością. Uczestnicy będą musieli przejść przez 12 minut na bieżni, a dodatkowe dane zostaną zarejestrowane. Następnie uczestnicy będą musieli wykonać 9 warunków ze zmienionym chodem progresji stopy lub chodem pochylonym tułowiem, aby określić, która strategia jest najskuteczniejsza w zmniejszaniu KAM. Uczestnicy otrzymają najpierw ustandaryzowaną instrukcję ustną, jak osiągnąć zaleconą modyfikację chodu. Następnie uczestnicy otrzymają dotykowe biofeedback w czasie rzeczywistym, aby upewnić się, że pomyślnie osiągnęli wymagane wielkości modyfikacji chodu. Dane kinematyczne zebrane w Vicon będą przesyłane strumieniowo do Matlaba (Mathworks, Natick, MA) w celu obliczenia kątów stawów w czasie rzeczywistym. Uczestnicy otrzymają informacje zwrotne z czujników dotykowych przymocowanych do bocznej proksymalnej części kości strzałkowej (progresja stopy) lub do środka łopatki (pochylenie boczne tułowia) strony eksperymentalnej za pomocą hipoalergicznej taśmy dwustronnej. Jedna wibracja wskaże wymagane obniżenie docelowego parametru chodu, natomiast dwie wibracje wskażą na wymagany wzrost. Informacja zwrotna zostanie przekazana na każdym kroku, a żadne wibracje nie wskażą, że korekta nie jest potrzebna. Próba zostanie uznana za ważną tylko wtedy, gdy uczestnik dwukrotnie w pełni zetknął się z płytkami siłowymi stopą kończyny doświadczalnej, a zmodyfikowany parametr mieścił się w wyznaczonym zakresie docelowym. Dodatkowo, aby próby zostały uznane za udane, uczestnicy będą musieli utrzymywać średnią prędkość chodu ± 5% w stosunku do linii bazowej. Modyfikacja, która ma zostać wykonana w sesji podstawowej, zostanie wybrana losowo dla każdego uczestnika. Po zakończeniu tych prób uczestnicy wrócą do laboratorium w ciągu tego samego tygodnia, aby ukończyć 5 dodatkowych prób podstawowych i trzy próby dowolnej modyfikacji chodu, której nie wykonali pierwszego dnia. Każda sesja zbierania danych linii bazowej zajmie około godziny.

Następnie uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do grupy interwencyjnej lub kontrolnej. Grupa interwencyjna zostanie dalej podzielona na dwie grupy. Jedna grupa będzie się składać z uczestników, którzy najbardziej zredukowali KAM przy zmienionym chodzie progresji stopy, a druga będzie składać się z uczestników, którzy najskuteczniej zredukują KAM przy chodzeniu z pochylonym tułowiem. Następnie uczestnicy wykonają 8 sesji przekwalifikowania chodu w ciągu 8 tygodni (jedna sesja tygodniowo), stosując albo swoją strategię modyfikacji chodu (interwencja), albo normalny chód (kontrola). Podczas sesji przekwalifikowania chodu uczestnicy będą chodzić po bieżni Woodway Desmo (Woodway, Waukesha, WI) umieszczonej na środku skalibrowanego obszaru objętościowego (około 0,5 x 1,5 metra). Do rejestrowania kinematyki chodu zostanie wykorzystany trzykamerowy system analizy ruchu o dużej prędkości (Vicon, Oxford, Anglia) próbkujący z częstotliwością 200 Hz. Wskazane anatomiczne punkty orientacyjne (C7 i T10 lub kość piętowa tylna i staw paliczkowy II śródstopia) zostaną zaznaczone pisakiem ultrafioletowym, który pozwoli na widoczność przez tydzień i zostaną ponownie naniesione podczas kolejnych wizyt. Poprawi to powtarzalność umieszczania znaczników podczas fazy ponownego szkolenia chodu. Przed rozpoczęciem każdej sesji przekwalifikowania chodu zapewniona zostanie pięciominutowa dynamiczna rozgrzewka; uczestnicy będą następnie chodzić ze swoją zindywidualizowaną strategią modyfikacji chodu przez 20 minut. Uczestnicy otrzymają dotykową informację zwrotną w taki sam sposób, jak opisano podczas fazy indywidualizacji lub będą kontynuować spacer bez informacji zwrotnej. Projekt zanikającej informacji zwrotnej zostanie wdrożony między sesjami, aby stopniowo zintegrować nabywanie i przekazywanie zadań oraz ułatwić internalizację wyuczonych umiejętności. Przez pierwsze 2 tygodnie biofeedback w czasie rzeczywistym (RTB) będzie dostarczany na każdym kroku. W trzecim i czwartym tygodniu RTB będzie zapewnione przy pierwszych 3 uderzeniach stopy eksperymentalną nogą i wstrzymane w czwartym, co wskazuje na 25% redukcję. W piątym i szóstym tygodniu zostaną przekazane informacje zwrotne na temat naprzemiennych uderzeń stóp, zmniejszających dostarczanie częstotliwości RTB do 50%. Przez ostatnie dwa tygodnie przekwalifikowania chodu informacje zwrotne nie będą dostarczane na pierwszych trzech krokach, ale będą dostarczane na czwartym, zmniejszając częstotliwość RTB do 25%.

Pomiędzy sesjami przekwalifikowania chodu, osoby badane zostaną poinstruowane, aby samodzielnie ćwiczyły nabytą strategię chodu poza sesją laboratoryjną, co będzie miało miejsce przy braku informacji zwrotnej. Zostaną poinstruowani, aby ćwiczyć co najmniej 10 minut dziennie i otrzymają cotygodniowe dzienniki aktywności, aby rejestrować porę dnia i ilość ćwiczeń każdego dnia podczas ośmiu tygodni przekwalifikowania chodu. Dzienniki ćwiczeń będą przesyłane co tydzień. Analiza chodu po ziemi i 12 minut marszu na bieżni zostanie przeprowadzona w 4. tygodniu (pierwszy po teście) i 9. (2. po teście) w trakcie interwencji w celu śledzenia nabywania umiejętności. Ten test będzie taki sam, jak w przypadku prób podstawowych, jednak uczestnicy zostaną poinstruowani, aby chodzić tylko przy użyciu określonej strategii modyfikacji chodu. Żadne informacje zwrotne nie będą przekazywane podczas żadnego z testów nabywania lub utrzymywania umiejętności. Badania kontrolne będą miały miejsce po jednym, trzech i sześciu miesiącach, a także po roku od interwencji w celu zmierzenia zachowania zalecanych modyfikacji chodu.