Rehabilitacja precyzyjna: mechanizmy i skuteczność wibracji w treningu wysiłkowym w leczeniu zwyrodnieniowej choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego

Choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego (OA) jest częstą chorobą zwyrodnieniową występującą w starszych populacjach. Najczęstszymi objawami są przewlekły ból, osłabienie mięśnia czworogłowego uda, ograniczona codzienna aktywność, brak mobilności oraz zaburzenia równowagi i chodzenia. Ogólnym celem tego badania jest wykorzystanie sztucznej inteligencji (AI) opartej na koncepcjach precyzyjnej rehabilitacji w celu zaprojektowania nadającej się do noszenia, wielofunkcyjnej, wibracyjnej ortezy stawu kolanowego, która najlepiej nadaje się do poprawy sprawności funkcjonalnej i łagodzenia bólu w przypadku zwyrodnieniowej choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego. Badacze stawiają hipotezę, że to precyzyjne urządzenie rehabilitacyjne oparte na sztucznej inteligencji poprawi wydajność funkcjonalną i złagodzi ból starszych pacjentów ze zwyrodnieniową chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego w porównaniu z konwencjonalnymi metodami leczenia. Oczekiwany wynik proponowanego badania będzie dowodem wykonalności i skuteczności treningu wysiłkowego połączonego z interwencją wibracyjną przy użyciu ortezy stawu kolanowego AI u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego. Celem tego czteroletniego badania będzie osiągnięcie następujących trzech celów szczegółowych:

Cel 1: Określenie optymalnego sposobu interwencji wibracyjnej podczas ruchów funkcjonalnych u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego.

Zostaną wybrani pacjenci z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego, którzy otrzymają 3 warunki wibracji mięśni uda o niskiej lub wysokiej częstotliwości podczas ruchów funkcjonalnych. To przekrojowe, randomizowane badanie z pojedynczą ślepą próbą dostarczy wartości referencyjnych w oparciu o wyniki hemodynamiki mózgu i lokalnych mięśni, a także testy siły mięśni w celu określenia najlepszego trybu interwencji wibracyjnej dla pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego. Badacze zrekrutują 60 pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego i ocenią zmiany w hemodynamice, propriocepcji, sprawności funkcjonalnej i sile mięśni przed i po wibracji. Zoptymalizowany tryb interwencji wibracyjnej przedstawiony w tym badaniu stanie się podstawą referencyjną interwencji wibracyjnej u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego, a także umożliwi podejmowanie decyzji dotyczących realizacji celów 2 i 3 tego badania.

Cel 2: Opracowanie ortezy stawu kolanowego AI, która może zostać wykorzystana jako narzędzie oceny klinicznej i wdrożenie interwencji wibracyjnej we właściwym czasie.

Badacze opracują ortezę stawu kolanowego AI, która będzie mogła zbierać dane dotyczące ruchu, takie jak kinematyka, kinetyka i aktywność mięśni, jako dane wejściowe. Następnie generuje obliczone dane, takie jak rozpoznanie zadania funkcjonalnego i oszacowanie siły łącznej. Wykorzystując algorytmy sztucznej inteligencji badacze przeanalizują dane biomechaniczne zebrane przez czujniki wbudowane w ortezę stawu kolanowego i dostosują częstotliwość, intensywność i czas trwania wibracji, aby zoptymalizować efekty terapeutyczne. Do badania zostanie włączonych 10 pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego i 10 zdrowych osób starszych w tym samym wieku. Orteza stawu kolanowego AI zostanie poddana walidacji pod kątem funkcji oceniającej i efektów terapeutycznych.

Cel 3: Określenie efektów treningu wysiłkowego połączonego z interwencją wibracyjną z zastosowaniem ortezy stawu kolanowego AI u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego.

Badacze wykorzystali zapieczętowany list do przeprowadzenia randomizowanego badania kontrolnego (RCT), w którym wykorzystali opracowaną ortezę stawu kolanowego AI w połączeniu z treningiem fizycznym w celu poprawy wydajności funkcjonalnej i łagodzenia bólu u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego. Ten trening ćwiczeń może integrować wspomaganie ruchu kolana w czasie rzeczywistym i informacje zwrotne o aktywności mięśni, co pomoże pacjentom kontrolować kolano podczas ćwiczeń, aby uniknąć kontuzji sportowych. 60 pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego zostanie losowo przydzielonych do dwóch grup. Grupa eksperymentalna otrzyma połączoną ortezę stawu kolanowego AI i interwencję treningową przez 8 tygodni, podczas gdy grupa kontrolna otrzyma sam standardowy trening fizyczny. Analizy hemodynamiczne i biomechaniczne pozwolą określić wynik w czterech punktach czasowych (tj. przed treningiem, po treningu, 3 miesiące po treningu i 1 rok po treningu).