Avaliação quantitativa dos efeitos do treinamento usando o exoesqueleto EKSOGT na avaliação quantitativa dos efeitos do treinamento usando o exoesqueleto EKSOGT em pacientes com doença de Parkinson (Ekso_PD)

Full Title: AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS EFEITOS DO TREINAMENTO USANDO UM EXOSQUELETO VESTÍVEL EM PACIENTES COM DOENÇA DE PARKINSON

PLANO DE PESQUISA

Objetivos Específicos

A capacidade de andar de forma independente é um objetivo primário na reabilitação de um indivíduo com Doença de Parkinson (DP). De fato, os pacientes com DP exibem uma postura flexionada que, juntamente com uma rigidez articular excessiva, leva a uma mecânica de caminhada ruim que aumenta o risco de quedas. Embora os estudos já tenham mostrado os muitos benefícios do treinamento de marcha assistida por robótica em pacientes com DP, pesquisas com foco em métodos de reabilitação ideais foram direcionadas para o exoesqueleto motorizado de membros inferiores. Combinando as vantagens fornecidas pelos dispositivos aterrados com a capacidade de treinar em um ambiente do mundo real, esses sistemas fornecem um maior nível de participação do sujeito e aumentam as habilidades funcionais do sujeito, enquanto o sistema robótico vestível garante menos suporte. O objetivo do trabalho proposto é avaliar os efeitos de um Over-ground Wearable Exoskeleton Training (OWET) nas deficiências da marcha em comparação com um tratamento de reabilitação intensivo multidisciplinar. Como a marcha é uma tarefa complexa que envolve tanto o sistema nervoso central (SNC) quanto o periférico (SNP), a reabilitação direcionada deve restaurar não apenas a mecânica da marcha (parâmetros ST), mas também o padrão fisiológico da marcha (cinemática e dinâmica articular). Para isso, será avaliado o impacto do OWET no SNC e no PNS. A análise do movimento humano avalia quantitativamente as características neuromusculares e biomecânicas do movimento. A literatura recente destacou o benefício da análise de marcha acoplada (GA) e modelagem neuromusculoesquelética (NMSM) para planejamento de tratamento e complementando essa abordagem com reabilitação robótica. Outro baluarte da pesquisa de DP tem sido a eletroencefalografia (EEG), que é amplamente utilizada para avaliar a disfunção executiva, enquanto a ressonância magnética funcional (fMRI) pode detectar alterações corticais nas ativações motoras durante tarefas motoras. Assim, é proposta uma avaliação quantitativa da marcha de um indivíduo e da função neuromuscular para avaliar de forma robusta a recuperação da função sensório-motora alterada no SNP e no SNC. Para este objetivo, AG abrangente (parâmetro espaço-temporal (ST), cinemática articular, rigidez articular) e eletromiografia (EMG) serão combinados para determinar melhorias no SNP, e fMRI com EEG será usado para avaliar melhorias no SNC. Como os profissionais de saúde e pesquisadores precisam de ferramentas objetivas, confiáveis ​​e válidas para planejar intervenções específicas, quantificar resultados terapêuticos e monitorar mudanças ao longo do tempo, o estudo proposto inclui a estimativa de forças musculares informadas de forma neutra e rigidez articular, o que se espera fornecem determinantes sensíveis do controle do movimento da DP que podem ser cruciais para informar o planejamento/avaliação do tratamento. Dados preliminares estão disponíveis e mostraram a viabilidade da configuração de medição proposta.

Contexto OWET: Embora os estudos já tenham mostrado os muitos benefícios do treinamento de marcha assistida por robótica em pacientes com DP (ou seja, treinamento em esteira com suporte de peso corporal) como melhora da eficiência da marcha, modificando os parâmetros espaço-temporais (ST), essas estratégias criam um ambiente onde o paciente tem menos controle sobre o início da marcha e carece de variabilidade do fluxo visuoespacial. Portanto, pesquisas com foco em métodos de reabilitação ideais foram direcionadas para o exoesqueleto motorizado de membros inferiores, como na reabilitação pós-AVC, onde o efeito de tal tratamento aumentou drasticamente o potencial para reabilitação específica do paciente, mostrando melhora nos parâmetros ST. Combinando as vantagens fornecidas pelos dispositivos robóticos aterrados com a capacidade de treinar o paciente em um ambiente do mundo real, esses sistemas fornecem um maior nível de participação do sujeito para manter o controle do tronco e do equilíbrio, além de navegar em seu caminho em diferentes superfícies e aumentar habilidades funcionais do sujeito, enquanto o sistema robótico vestível garante menos suporte. Além disso, a estabilidade que o exoesqueleto proporciona ao paciente, permite uma tentativa de andar sem as mãos (sem embreagens) que representa parte integrante de uma restauração fisiológica da locomoção.

Como a marcha envolve tanto o SNC quanto o SNP, a reabilitação direcionada deve restaurar não apenas a mecânica (velocidade, tempo e comprimento da passada), mas também o padrão fisiológico da marcha. Isso requer melhorias tanto no equilíbrio quanto no movimento das articulações dos membros inferiores. Nessa direção, exoesqueletos vestíveis de membros inferiores promovem treinamento funcional em um ambiente de caminhada realista combinado com um maior envolvimento do paciente do que em dispositivos aterrados. A análise do movimento humano avalia quantitativamente as características neuromusculares e biomecânicas do movimento. A literatura recente destacou o benefício de combinar GA e NMSM para planejamento de tratamento e complementar essa abordagem com reabilitação robótica; alterações decorrentes da terapia.

Neurofisiologia da DP: Um pilar da pesquisa da DP tem sido o EEG, que é amplamente utilizado para avaliar a disfunção executiva, enquanto a fMRI pode detectar alterações corticais nas ativações motoras durante tarefas motoras. O protocolo de uso do AG em combinação com fMRI já foi adotado pelos pesquisadores para mostrar os impactos do processo de reabilitação na reorganização da rede neural, descrevendo e quantificando a atividade neural e a recuperação após o tratamento.

Análise de movimento na DP: A marcha em pessoas com DP tem sido exaustivamente estudada com sistemas 3D GA nos últimos anos, documentando uma típica redução da marcha hipocinética do comprimento do passo com assimetria entre os passos, um incremento da cadência, a postura e apoio duplo fases, o que compensa o comprimento reduzido do passo.

NMSM: A combinação de GA e NMSM permite rastrear a progressão da doença com maior precisão. Isso foi demonstrado em uma variedade de patologias neuromusculares e indivíduos saudáveis. De forma crítica, para cada indivíduo é criado um modelo neuromusculoesquelético, conduzido pelos próprios sinais EMG do indivíduo e rastreando sua biomecânica, como foi aplicado recentemente em indivíduos com deficiência neurológica. Isso cria um novo modelo que liga as funções neuromusculares in vivo ao indivíduo, fornecendo assim novos biomarcadores para avaliar e rastrear o comprometimento motor da DP. Além disso, como a rigidez articular depende tanto do recrutamento neural quanto das propriedades mecânicas, é provável que forneça uma representação potente do comprometimento neural e musculoesquelético da DP.

Significado e impacto potencial Este projeto aborda o potencial do OWET para restaurar a marcha normal em pacientes com DP. O OWET visa melhorar o movimento geral do corpo e diminuir a rigidez articular em pessoas com DP, melhorando assim a função, a qualidade de vida e reduzindo o risco de quedas prejudiciais. O dispositivo robótico proposto (Ekso GT™, EksoBionics, Richmond, CA, EUA) baseia-se em fornecer assistência passiva à articulação do tornozelo, que afeta o resto do corpo por meio de acoplamento mecânico. Atualmente, a quantidade de assistência do dispositivo é estimada com base na experiência e especialização do terapeuta. Os métodos modernos de análise de movimento nos permitem avaliar objetivamente a assistência necessária, fornecendo um meio de adequar a assistência a cada indivíduo e remover os riscos de suposições clínicas. Os dispositivos robóticos auxiliam o fisioterapeuta, fornecendo ação mecânica repetível específica da tarefa para apoiar as terapias e permitir maior intensidade de treinamento. OWET visa reduzir a rigidez articular dos membros inferiores, que é um biomarcador reconhecido da DP, melhorando assim a reabilitação para pacientes com DP.

As descobertas relacionadas ao estudo proposto provavelmente fornecerão soluções substanciais para o manejo da marcha e distúrbios posturais (postura, equilíbrio e marcha) na DP, onde faltam intervenções válidas (farmacológicas, neurocirúrgicas, fisioterapia tradicional). Além disso, um NMSM que identifica variáveis ​​específicas do paciente para terapia pode ser usado para avaliar os resultados do tratamento, mas também para conduzir a terapia de reabilitação on-line por meio do controle remoto do dispositivo de assistência. Isso fornecerá uma série de vantagens sobre as abordagens convencionais, propondo um tratamento ativo personalizado e escalável para grandes populações e incluindo um ambiente de treinamento padronizado e um suporte adaptável que tem a capacidade de aumentar a intensidade e a dose do tratamento, sem sobrecarregar os terapeutas . O OWET é, portanto, um meio ideal para concluir a terapia convencional na clínica, enquanto os robôs de reabilitação têm potencial para terapia domiciliar contínua usando dispositivos mais simples.

Desenho do estudo O estudo será realizado ao longo de 36 meses. Serão recrutados pacientes com diagnóstico clinicamente estabelecido de DP de acordo com os critérios de diagnóstico do Banco de Cérebros da Sociedade de Doenças de Parkinson do Reino Unido. O diagnóstico será revisto por um neurologista especializado em distúrbios do movimento. Resumidamente, 50 pacientes com gravidade leve a moderada da doença serão inscritos de acordo com os critérios de inclusão/exclusão incluídos na seção dedicada abaixo.

As atividades serão organizadas em 4 pacotes de trabalho (WP), cada um com resultados mensuráveis ​​verificados por entregas/marcos programados.

• WP1: Ensaio Clínico. O tamanho da amostra foi definido com base em dados publicados de velocidade de marcha em indivíduos com DP, e uma amostra-alvo de cinquenta indivíduos com DP (divididos em duas coortes separadas) foi selecionada para atingir um poder de pelo menos 80% para detectar diferenças médias de grupo na velocidade média da marcha (p = 0,05). Uma coorte (n=25) será submetida a um tratamento de reabilitação intensivo multidisciplinar e a outra será tratada com OWET. No início (T0) os indivíduos serão submetidos à avaliação neurofisiológica (EEG-fMRI) e IG. Os participantes passarão por um OWET de 8 semanas. Após a terapia (T1), os sujeitos serão avaliados, seguindo o mesmo protocolo de T0. Após mais 2 meses, será feito um seguimento (T2) usando o mesmo protocolo do T0.
• WP2: Análise de movimento. Postura de última geração e AG serão realizados antes e depois da reabilitação.
• WP3: NMSM. Usando os dados coletados em WP1 e WP2, NMSM será realizado para obter força muscular e rigidez articular. Este NMSM será usado para avaliar a função neuromuscular da DP pré e pós-reabilitação.
• WP4: Avaliação neurofisiológica. Gravações e análises de EEG de alta densidade (HD-EEG) de 256 canais serão usadas para avaliar as mudanças na atividade de oscilação cerebral antes e depois do tratamento. A imagem cerebral multimodal será realizada por aquisição e análise simultâneas de sinais neurofisiológicos (EEG/EMG) e dados de fMRI para avaliar a conectividade do estado de repouso e as diferenças de ativação entre o pré e o pós-tratamento e para identificar se as alterações na atividade cortical estão relacionadas com as alterações detectadas no WP3.

Resultados Antecipados As funções locomotoras são recuperadas positivamente por um treinamento funcional da marcha. De fato, em indivíduos pós-AVC, os pacientes que se submeteram a essa terapia já demonstraram ter maior probabilidade de alcançar uma marcha independente do que pessoas que não receberam o mesmo tratamento.

OWET melhora a qualidade da marcha e o equilíbrio. Os efeitos do OWET afetarão a qualidade de vida. Os resultados com OWET fornecerão informações inovadoras para programas de reabilitação. O impacto da intervenção será avaliado por resultados mensuráveis ​​listados na seção dedicada abaixo.