Энергозатраты и кардиореспираторная нагрузка при ходьбе с роботом-помощником и без него

Фон. У пациентов, перенесших инсульт, часто отмечают нарушение кардиореспираторной выносливости, которая является основным фактором риска развития сердечно-легочных заболеваний. Средние энергозатраты на ходьбу, то есть количество потребления кислорода в миллилитрах на килограмм массы тела на метр, у больных, перенесших инсульт, почти в два раза выше, чем у здоровых лиц (соотв. 0,27 мл/кг/м против 0,15 мл/кг/м). При реабилитации больных, перенесших инсульт, основной целью является улучшение кинематических и функциональных параметров походки. Тем не менее, из-за ранее упомянутых кардиореспираторных рисков важно знать о потреблении энергии и кардиореспираторной нагрузке у пациентов с инсультом во время реабилитации ходьбы. В прошлом обучение ходьбе в основном выполнялось с помощью тренировок на беговой дорожке, наземных тренировок и / или более традиционных методов лечения, но в последние годы растет использование роботов для реабилитации ходьбы. Однако влияние робототехники на кардиореспираторную нагрузку и энергозатраты, а следовательно, и потенциально отрицательные и/или положительные побочные эффекты для кардиореспираторной системы менее изучены и неясны.

До сих пор короткая продолжительность ходьбы при роботизированной походке (до 7 минут) представляется менее энергозатратной и кардиореспираторно-нагрузочной, чем ходьба без помощи робота. Однако неясно, как влияет более длительная продолжительность ходьбы. Кроме того, также неясно, почему могут существовать возможные различия между походкой с помощью робота и ходьбой без помощи робота. Одним из возможных объяснений может быть то, что различия в пространственно-временных параметрах походки ответственны за различия в потреблении энергии и кардиореспираторной нагрузке.

Набор пациентов. Пациенты, перенесшие инсульт, в Реабилитационном центре Св. Урсулы (Херк-де-Стад, Бельгия) получат устную и письменную информацию о целях и вмешательствах исследования. Будут набраны подходящие пациенты с инсультом, которые согласятся участвовать в исследовании. Подписанное информированное согласие будет получено от всех участников.

Размер образца. Расчет размера выборки основан на предыдущих исследованиях, указывающих на большие размеры эффекта между эффектом ходьбы с помощью робота по сравнению с ходьбой без помощи робота на потребление энергии и кардиореспираторную нагрузку (на основе систематического обзора, представленного для экспертной оценки). Выявить большой размер эффекта (f = 0,40) ходьбы с помощью робота по сравнению с походкой по земле и беговой дорожке на потребление энергии, кардиореспираторную нагрузку и воспринимаемую усталость при повторных измерениях в рамках дизайна испытуемых (3 условия ходьбы и 4 измерения) с при уровне значимости 5 % и уровне мощности 80 % требуется размер выборки из 21 субъекта (G*Power 3.1 для Mac). Размер выборки увеличен до 24 субъектов, поэтому каждый порядок ходьбы будет выполняться одинаковое количество раз.

Вмешательство. Пациентов будут тестировать в виде 3 отдельных сеансов ходьбы, каждый в отдельный день: ходьба в Локомате с усилием наведения 60%, ходьба на беговой дорожке и ходьба по земле. У испытуемых все условия ходьбы будут выполняться с одинаковой комфортной скоростью ходьбы (CWS) с одинаковой поддержкой веса тела (BWS) (при необходимости) в течение общей продолжительности не более 30 минут. CWS (максимум 3,2 км/ч соответствует максимальной скорости Lokomat) и количество BWS (при необходимости) будут определяться индивидуально в отдельный день до начала исследования. Тесты с ходьбой будут прекращены досрочно, когда будут представлены относительные или абсолютные показания, как сообщает Американская кардиологическая ассоциация, или когда пациенты не смогут продолжать ходьбу. Пациентов попросят не употреблять пищу, алкоголь, кофеин или никотин по крайней мере за 3 часа до вмешательства и не выполнять дополнительные физические нагрузки по крайней мере за 12 часов до вмешательства. Сеансы ходьбы будут контролироваться по времени суток. Перед началом исследования будут собраны демографические и клинические характеристики, а CWS и количество BWS (при необходимости) будут определены в 10-минутном тесте ходьбы. В начале каждого режима ходьбы будет использоваться нагрудная система анализа газов с маской для рта (Metamax 3B, Cortex, Германия), пояс для измерения пульса (Polar H7) и 2 носимых датчика для ног (Physiolog, Gait Up, Швейцария). применяемый. Пациенты будут сидеть в течение 5 минут, в течение которых будут регистрироваться показатели покоя (потребление энергии, кардиореспираторные параметры и воспринимаемая усталость). После 5-минутного периода отдыха пациенты будут ходить в течение 30 минут, в течение которых будут непрерывно контролироваться потребление энергии, кардиореспираторные параметры, воспринимаемая усталость и пространственно-временные параметры. Воспринимаемая усталость будет регистрироваться каждую минуту. Средние значения в состоянии покоя, в начале, середине и конце сеансов ходьбы будут рассчитываться в автономном режиме.

Рандомизация и сокрытие. Прогулки будут проводиться в случайном порядке в 3 отдельных дня. Независимый исследователь назначит 24 пациентов (в 2 сериях по 12) случайным образом одному из 6 возможных вариантов ходьбы с помощью генератора случайных последовательностей. Распределение будет скрыто от следователей с помощью файла excel со слепыми и заблокированными разделами, доступ к которым есть только у независимого исследователя. Таким образом, случайный порядок ходьбы пациента будет доступен только в том случае, если пациент был завербован и его имя введено в таблицу Excel. Этот метод гарантирует, что исследователь не знает порядок прохождения следующего участника.

Выбывать. В случае выбывания испытуемых их заменяет новый участник, который выполняет все три испытания в том же рандомизированном порядке, что и выбывший субъект. Таким образом, в случае выбывания будут тестироваться дополнительные пациенты, пока не будут собраны данные 24 пациентов, которые участвовали во всех трех состояниях.

Статистический анализ. Статистические данные будут выполняться с использованием SPSS (IBM, Чикаго, Иллинойс). Описательная статистика будет рассчитана для исходных демографических и клинических характеристик пациентов. Дисперсионный анализ повторных измерений (ANOVA) с поправкой Бонферрони для множественных сравнений будет использоваться для анализа различий в первичных и вторичных результатах в условиях ходьбы и между ними. Будет проведен регрессионный анализ, чтобы оценить, являются ли (изменения) пространственно-временных параметров предиктивными для (изменений) потребления энергии. Уровень значимости будет установлен на уровне 5%.