Czy wydajność chodzenia poprawia się, gdy weterani z amputowanymi nogami otrzymują wizualną informację zwrotną?

Ze względu na upośledzenie czynnościowe spowodowane amputacją kończyny dolnej, niezbędne jest określenie korzyści strategii rehabilitacyjnych, takich jak trening wizualnego sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym. Takie szkolenie mogłoby pozwolić weteranom z amputacją piszczeli (TTA) na lepsze wykorzystanie protez i odzyskanie jak największego poziomu funkcji. Nie jest jasne, w jakim stopniu urządzenie protetyczne (pasywno-elastyczna proteza stopy w porównaniu z protezą kostki i stopy zasilaną bateryjnie) i/lub reakcja użytkownika na protezę przyczynia się do biomechanicznych i metabolicznych efektów używania tych protez podczas chodzenia. Lepsze wykorzystanie protezy dzięki ukierunkowanemu treningowi wizualnego sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym może poprawić rehabilitację, poprawić funkcję i zmniejszyć asymetryczną biomechanikę, co z kolei może zmniejszyć często występujące choroby współistniejące, takie jak choroba zwyrodnieniowa stawów, ból nóg i pleców, a pośrednio cukrzycę u weteranów z TTA. Celem proponowanego projektu jest systematyczne ustalanie metabolicznych i biomechanicznych efektów ukierunkowanego treningu wizualnego sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym szczytowej siły reakcji podłoża (GRF) na biomechanikę, koszty metaboliczne i aktywność mięśni weteranów z TTA przy użyciu własnej pasywnej -elastyczna proteza stopy oraz zasilana bateryjnie proteza stawu skokowego. Wyniki badań badaczy mogą usprawnić wykorzystanie technologii protetycznej w celu poprawy rehabilitacji i funkcjonowania weteranów po amputacjach kończyn dolnych.

Wcześniejsze badania sugerują, że stosowanie pasywno-elastycznych i/lub zasilanych protez stawu skokowo-stopowego może nie optymalizować funkcji weteranów z TTA podczas chodzenia. Ukierunkowany, wizualny trening sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym w zakresie szczytowych sił reakcji podłoża na podłoże zwiększał napęd i poprawiał funkcję chodu u osób starszych (>65 lat) i osób dorosłych po udarze, które zazwyczaj mają upośledzoną siłę w stawach skokowych. Zgodnie z wiedzą badaczy żadne badanie nie dotyczyło tego, w jaki sposób wizualna informacja zwrotna o szczytowej sile napędowej wpływa na stosowanie pasywno-elastycznych lub zasilanych protez stawu skokowo-stopowego przez osoby z TTA. W proponowanych badaniach badacze określą leżące u podstaw koszty metaboliczne, biomechanikę, stabilność i aktywność mięśni wynikające z ukierunkowanego treningu z wizualnym sprzężeniem zwrotnym w czasie rzeczywistym szczytowej siły napędowej, aby określić, w jaki sposób weterani z TTA odnoszą korzyści z bardziej efektywnego wykorzystania pasywnego elastycznej protezy i/lub zasilanej bateryjnie protezy kostki i stopy oraz w celu ustalenia, czy dodanie mocy mechanicznej zapewnianej przez zasilaną bateryjnie protezę kostki i stopy może jeszcze bardziej poprawić funkcjonowanie weteranów z jednostronnymi TTA podczas chodzenia. 30 weteranów z jednostronnymi TTA będzie używać własnych pasywno-elastycznych protez zarówno z treningiem wzrokowego sprzężenia zwrotnego, jak i bez niego podczas chodzenia po płaskim terenie, podczas gdy badacze mierzą ich koszty metaboliczne i biomechanikę. Następnie użyją zasilanej protezy stawu skokowo-stopowego (emPOWER, BiONX, Ottobock) zarówno z treningiem wzrokowego sprzężenia zwrotnego, jak i bez niego podczas chodzenia po płaskim terenie, podczas gdy badacze mierzą koszty metaboliczne i biomechanikę. Z każdą protezą badani będą chodzić z prędkością 1,25 m/s na bieżni mierzącej siłę z dwoma pasami 1) bez wizualnego sprzężenia zwrotnego, a następnie z wizualnym sprzężeniem zwrotnym w czasie rzeczywistym: 2) szczytowa siła napędowa ze stanu „brak sprzężenia zwrotnego” , 3) +20% większa szczytowa siła napędowa i 4) +40% większa szczytowa siła napędowa. Podczas tych wizualnych prób sprzężenia zwrotnego badacze poproszą badanych o dopasowanie szczytowej siły napędowej wyświetlanej na ekranie komputera do chorej nogi. Badacze poproszą także badanych o: 5) dopasowanie symetrycznego wizualnego sprzężenia zwrotnego szczytowej siły napędowej z obu nóg. Badacze ustalą, czy weterani z TTA, korzystający z wizualnego sprzężenia zwrotnego treningu szczytowej siły napędowej w czasie rzeczywistym, mogą poprawić koszty metaboliczne, symetrię biomechaniczną oraz dynamiczną stabilność/równowagę, używając własnej pasywno-elastycznej protezy lub zasilanej protezy kostki i stopy. Badacze ustalą również, czy weterani z TTA mogą zachować korzyści metaboliczne i biomechaniczne wywołane przez trening wizualnego sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym po usunięciu tego sprzężenia zwrotnego. Wyniki proponowanego projektu zostaną wykorzystane do opracowania strategii rehabilitacji i projektowania protez, które ostatecznie mogą poprawić stan zdrowia, zmaksymalizować funkcjonalność i poprawić jakość życia weteranów z TTA.