Wpływ wspomaganej ortezy stawu kolanowego na kinematykę chodu dzieci z niedoborem wyprostu kolana

Cele szczegółowe:

Poprawa kinematyki stawu kolanowego podczas chodu u dzieci wykazujących chód przykucnięty z powodu osłabienia pomogłaby złagodzić jego szkodliwe skutki - ból, deformację stawów, nieprawidłowości radiologiczne oraz utratę samodzielnego chodu.

Głównym celem tego protokołu jest ocena skuteczności wspomaganej ortezy kolana („Agilik”, opracowanej przez Bionic Power) w zakresie chodu u pacjentów wykazujących chód kucający. Badacze skupią się w szczególności na poprawie wyprostu kolana podczas stania u pacjentów z chodem kucającym.

Główny cel charakteryzuje się dwiema hipotezami i dwoma odpowiednimi celami:

Hipoteza 1: Zastosowanie Agilika u dzieci z chodem kucającym spowoduje natychmiastową poprawę kinematyki kolana w płaszczyźnie strzałkowej podczas chodu, ze szczególnym uwzględnieniem wyprostu kolana w fazie podporu.

Cel 1: Używając motion capture do ilościowego porównania kinematyki kolana w płaszczyźnie strzałkowej i czasowo-przestrzennej metryki chodu wykonywanego z Agilik, bez urządzenia, a także z wszelkimi ortezami/ortezami, których pacjent aktualnie używa. Cel ten zapewni wgląd w natychmiastowy efekt wykorzystania Agilik do łagodzenia charakterystyki chodu kucającego.

Hipoteza 2: Stosowanie Agilika u dzieci z chodem kucającym w serii sesji treningowych spowoduje trwałą poprawę wyprostu kolana w fazie podporu, nawet gdy dziecko chodzi boso, bez pomocy Agilika.

Cel 2: Porównanie kinematyki płaszczyzny strzałkowej i metryk czasowo-przestrzennych między próbami chodzenia boso na początku interwencji ortezy, z próbami chodzenia boso na zakończenie ostatniej sesji ortezy. Cel ten zapewni wgląd w wszelkie trwałe/wyuczone efekty stosowania ortezy, które skutkują zmianą wzorców chodu, nawet gdy orteza nie jest używana.

Tło, znaczenie i przegląd literatury:

Dzieci z rozpoznaniem mózgowego porażenia dziecięcego (MPD), rozszczepem kręgosłupa (SB) lub innymi niecałkowitymi uszkodzeniami rdzenia kręgowego (iSCI) często doświadczają nietypowego i problematycznego chodu, który nieskorygowany może prowadzić do utraty mobilności, niezależności i jakości życia. Chociaż każde dziecko z tymi diagnozami jest wyjątkowe, a diagnoza objawia się klinicznie na różne sposoby, często obserwuje się pewne specyficzne odchylenia chodu, takie jak chód kucający. Chód kucający charakteryzuje się nadmiernie zgiętym kolanem podczas fazy podporu chodu. Przykucnięta postawa zmniejsza zdolność mięśni do prostowania kolana i biodra i jest znacznie mniej wydajna. Osłabienie mięśni antygrawitacyjnych (prostowników) może przyczynić się do chodu kucającego, szczególnie do większego pogorszenia wraz z wiekiem, po części dlatego, że wzrost siły mięśni nie nadąża za tempem wzrostu ciała. Osiągnięcie i utrzymanie odpowiedniego poziomu siły u osób z niepełnosprawnością ruchową jest wyzwaniem. Tradycyjne ortezy stawu skokowego rekompensują osłabienie, zapewniając bierne wsparcie i często z czasem prowadzą do większego osłabienia tych mięśni. Oczywiście istnieje zapotrzebowanie na bardziej efektywne strategie treningowe lub urządzenia, które mogą zachować lub nawet zwiększyć siłę w sposób ciągły dla osób z chodem kucającym, a tym samym pomóc w utrzymaniu funkcji chodu.

Urządzenia do noszenia, które zapewniają pewien rodzaj zewnętrznej pomocy i/lub wsparcia, aby pomóc osobie w wykonywaniu zadań funkcjonalnych, często określane jako robotyczne egzoszkielety, są coraz częściej dostępne jako urządzenia szkoleniowe/wspomagające. Wciąż jednak brakuje dowodów przemawiających za ich stosowaniem i określeniem optymalnych metod dla określonych populacji pacjentów.

Podstawowym celem pracy jest ocena skuteczności wspomaganej protezy stawu kolanowego Agilik w poprawie chodu kucającego u dzieci. Wykazano, że dynamiczne lub wspomagające kolana urządzenia są skuteczne w populacjach rehabilitacyjnych, takich jak osoby z urazem rdzenia kręgowego i mogą okazać się korzystne również dla osób wykazujących chód kucający.

Gromadzenie danych:

Jest to badanie pacjentów ambulatoryjnych z chodem kucającym w celu oceny skuteczności ortezy wspomagającej (Agilik) w celu poprawy chodu kucającego. Badanie obejmuje siedem wizyt dla uczestników w okresie dwóch miesięcy. Pierwsza wizyta (wizyta 1) ma na celu uzyskanie zgody, ocenę kwalifikacyjną, wywiad lekarski i badanie przedmiotowe, wykonanie odlewu ortezy, co zajmie 2 godziny. Wykonanie pary aparatów ortodontycznych dla każdego uczestnika zajmie około 4 tygodni. Druga wizyta (wizyta 2) dotyczy wstępnej konfiguracji, dostrojenia i przetestowania Agilika podczas chodzenia, trwającego maksymalnie 4 godziny. Aby ułatwić dostrojenie urządzenia, fizjoterapeuta prowadzący (PT) będzie współpracował z personelem Bionic Power podczas wizyty 2, aby zoptymalizować profil momentu obrotowego Agilik w odniesieniu do normalizacji parametrów chodu. Jeśli uczestnik jest w stanie przejść około 10 m chodnika przy użyciu Agilika bez pomocy innej osoby (ale z pomocą jej urządzenia ułatwiającego poruszanie się, jeśli jest zwykle używany do chodzenia) podczas drugiej wizyty, wstępne gromadzenie danych podczas chodzenia z Agilikiem i warunki wyjściowe , odbędzie się na wizycie 2 (tab. 1), wraz z dodatkową praktyką chodu w celu akomodacji z aparatem, trwającą maksymalnie 4 godziny. „Warunki wyjściowe” odnoszą się do bosych stóp i stosowania przez pacjenta dowolnej obecnie stosowanej ortezy/ortezy. W przypadku zaobserwowania, że ​​uczestnicy są niestabilni podczas sesji treningowej z Agilikiem, uczestnicy założą uprząż (Maxi Sky 2, Arjo, Malmo, Szwecja), aby kontynuować trening z Agilikiem. System Maxi Sky 2 monitoruje uczestników podczas chodzenia, aby chronić ich przed kontaktem z podłożem w przypadku upadku, podtrzymując ich ciężar ciała, jeśli staną się niestabilni. Kolejne cztery wizyty (wizyty 3-6) zapewnią uczestnikowi czas na ćwiczenie i nagrywanie prób marszu dla Agilika trwających maksymalnie 2 godziny każda. Podczas prób Agilik asystent prostowania kolana będzie zapewniony podczas fazy późnego wymachu i/lub fazy podporu. Żadna pomoc nie będzie udzielana we wczesnej i środkowej fazie rozwoju. Wizyta końcowa (wizyta 7) będzie obejmowała ćwiczenie i nagrywanie prób z Agilikiem, a także kolejne rejestrowanie stanu boso i ortezy/ortezy zebrane podczas wizyty 1 (patrz Tabela 1 dla podsumowania działań występujących podczas każdej wizyty) . Podczas każdej wizyty, w której uczestniczą uczestnicy, PT przeprowadzi krótki wywiad z uczestnikiem i jego rodziną, aby ustalić, czy od poprzedniej wizyty zaszły jakieś zmiany, które wskazywałyby, że ich udział w badaniu powinien zostać wstrzymany i/lub czy PT powinien być świadomy o jakimkolwiek podwyższonym ryzyku związanym z ich udziałem. Jeśli stan uczestnika zmieni się w taki sposób, że nie będzie on w stanie spełnić wyżej wymienionych kryteriów włączenia, zostaną mu przedstawione dwie możliwości: 1) wizyta uczestnika może zostać przełożona, aby umożliwić powrót pacjenta do stanu pierwotnego z chwili jego pierwszego włączenia do badania, albo 2) uczestnik może zrezygnować z badania. Opcja nr 2 będzie wymagana, jeśli zespół badawczy uzna, że ​​nie ma uzasadnionych oczekiwań, aby uczestnik powrócił do stanu zdrowia, w którym jest w stanie spełnić pierwotne kryteria włączenia w ciągu miesiąca od poprzedniej wizyty.

Ocena chodu obejmuje pasywne znaczniki odblaskowe, które są przyklejone do skóry na każdym segmencie kończyny dolnej. Elektromiografia powierzchniowa (EMG) zostanie wykorzystana do pomiaru aktywności mięśni podczas chodzenia. Samoprzylepne elektrody powierzchniowe (Delsys Inc., Boston, MA) zostaną umieszczone na skórze nad mięśniami po przygotowaniu skóry gazikiem nasączonym alkoholem. Elektrody zostaną umieszczone obustronnie na mięśniach prostowników kolana, mięśniach zginaczy kolana, mięśniach zginaczy grzbietowych kostki i mięśniach zginaczy podeszwowych kostki przez wyszkolonego terapeutę. Elektrody EMG umieszczone bezpośrednio na skórze nie będą kolidować z ortezą. Podczas prób chodu każdego uczestnika (w tym chodzenia boso, z istniejącymi ortezami/ortezami i warunkami Agilik) badacze będą zbierać dane kinematyki 3D (ruch), płytkę siłową i dane EMG powierzchniowe, aby określić ilościowo wzorce chodu podczas chodu naziemnego. Biomechanika chodu zostanie zebrana w laboratorium przy użyciu systemu przechwytywania ruchu Qualisys (Qualisys, Goteborg, Szwecja) i płyt siłowych (AMTI, Watertown, MA). We wszystkich próbach marszu przez cały czas trwania badania uczestnicy będą kierowani do marszu z wybraną przez siebie, wygodną prędkością. Zostaną poinstruowani, aby przejść 10 m w wybranym przez siebie tempie. Kiedy dotrą do końca 10 m, zatrzymują się, obracają o 180 stopni, czekają na polecenie kontynuowania, a następnie wracają do pierwotnego punktu startu. Ten proces będzie powtarzany, aż co najmniej pięć 10-metrowych spacerów zostanie pomyślnie wykonanych i zarejestrowanych.

Analiza danych:

Aby osiągnąć cel 1, badacze porównają szczytowy kąt kolana podczas stania i profile momentu kolanowego podczas stania w płaszczyźnie strzałkowej w różnych warunkach. Poprawa szczytowego wyprostu kolana o więcej niż 10° zostanie uznana za próg istotności klinicznej na podstawie badania, w którym dzieci z kucaniem zostały podzielone na kategorie kliniczne (łagodne, umiarkowane lub ciężkie) w oparciu o przyrost kąta kolana o 10°. Badacze porównają również wskaźniki czasowo-przestrzenne z każdego stanu, w tym: prędkość chodu, długość kroku, długość kroku, czas spędzony w postawie i szerokość kroku. Aby ukończyć cel 2, próby boso z wizyty 1 i wizyty 6 zostaną porównane w ramach tych samych wskaźników wymienionych powyżej dla celu 1.

Aby porównać wyżej wymienione parametry chodu w obrębie badanych, ale w różnych warunkach (boso, istniejące aparaty/ortezy i Agilik), badacze przeprowadzą sparowane testy t w celu określenia istotności statystycznej między średnimi każdego parametru (kąt kolana i prędkość chodu). Badacze zastosują poprawkę Bonferroniego, aby uwzględnić wielokrotne testowanie wartości p w różnych warunkach. Badacze uznają zwiększenie wyprostu kolana o więcej niż 10 stopni podczas stania za istotną klinicznie poprawę. Chociaż nasza próba jest ograniczona do 5 uczestników w tym badaniu, podobne badania rehabilitacyjne skoncentrowane na urządzeniach wykorzystywały podobne rozmiary próbek i były w stanie zaobserwować statystycznie istotne zmiany ze względu na duże rozmiary efektu. Na podstawie tych badań badacze spodziewają się, że będą w stanie przetestować hipotezy i osiągnąć cele określone dla tego badania.