Влияние повторного обучения походке на биомеханику нижних конечностей

План рандомизированного контролируемого исследования со списком ожидания будет использоваться для изучения влияния 10-недельного вмешательства по переобучению походке на момент приведения коленного сустава. Участники будут случайным образом распределены либо в группу вмешательства, либо в контрольную группу. Группа вмешательства будет дополнительно разделена на две группы. Одна группа будет состоять из участников, которые наиболее эффективно уменьшили момент приведения колена (КАМ) с измененной походкой, а другая будет состоять из участников, которые наиболее эффективно уменьшили КАМ с помощью походки с наклоном туловища во время предварительной оценки. Затем участники проведут 8 сеансов переобучения походке в течение 8 недель (по одному сеансу в неделю), используя либо свою конкретную стратегию модификации походки (вмешательство), либо свою обычную походку (контроль). В рамках дизайна списка ожидания в конце 10 недель пациенты, отнесенные к контрольной группе, будут переведены на ранее определенное вмешательство по модификации походки для конкретного пациента. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму отсев и увеличить эффективный размер выборки.

По прибытии в лабораторию участники должны будут прочитать и подписать форму информированного согласия. Регистрируются рост и масса участника. Боль и функционирование будут оцениваться с использованием опросника по артриту Университетов Западного Онтарио и Макмастера (WOMAC) и числовой оценочной шкалы (NRS) от нуля до 10, где ноль означает отсутствие боли, а 10 — самый высокий уровень боли. Экспериментальная конечность для целей данного исследования определяется как нога с диагнозом симптоматического ОА TFJ или наиболее симптоматическая конечность в случае двустороннего ОА. Участники будут снабжены 4 поверхностными электромиограммами (sEMG), размещенными на прямой мышце бедра, медиальной широкой мышце бедра, двуглавой мышце бедра и полусухожильной мышце экспериментальной конечности. Датчики ЭМГ будут использоваться для записи мышечной активности во время базового теста. Затем к туловищу и нижним конечностям участников прикрепят 53 световозвращающих маркера. Испытание статической калибровки системы захвата движения VICON будет проведено, если участники встанут на переднюю силовую пластину, выровняв обе ноги с передне-задней осью лаборатории. Участники также выполнят динамическую калибровку, совершив три вращения бедра по часовой стрелке, которые будут использоваться для оценки центров тазобедренного сустава. Затем участники выполнят 5 базовых тестов ходьбы по 6-метровой дорожке с предпочитаемой скоростью. Участники должны будут пройти 12 минут на беговой дорожке, и будут записаны дополнительные данные. Затем участникам необходимо будет выполнить 9 условий с измененной походкой с поступательным движением стопы или походкой с наклоном туловища, чтобы определить, какая стратегия наиболее эффективна для снижения КАМ. Сначала участники получат стандартные словесные инструкции о том, как добиться требуемой модификации походки. Затем участникам будет предоставлена ​​тактильная биологическая обратная связь в реальном времени, чтобы убедиться, что они успешно достигли требуемой степени модификации походки. Кинематические данные, собранные в Vicon, будут передаваться в Matlab (Mathworks, Natick, MA) для расчета углов суставов в реальном времени. Участники получат обратную связь от тактильных датчиков, прикрепленных либо к латерально-проксимальной части малоберцовой кости (продвижение стопы), либо к центру лопатки (латеральный наклон туловища) экспериментальной стороны с помощью гипоаллергенной двусторонней ленты. Одна вибрация укажет на необходимое снижение целевого параметра походки, а две вибрации укажут на необходимое увеличение. На каждом шаге будет обеспечена обратная связь, и отсутствие вибрации будет означать, что коррекция не требуется. Испытание будет считаться действительным только в том случае, если участник дважды полностью коснулся силовых пластин ногой экспериментальной конечности, а измененный параметр находился в заданном целевом диапазоне. Кроме того, участники должны будут поддерживать среднюю скорость ходьбы ± 5% по сравнению с исходным уровнем, чтобы испытания считались успешными. Модификация, которую необходимо выполнить в базовом сеансе, будет рандомизирована для каждого участника. После завершения этих испытаний участники вернутся в лабораторию в течение той же недели, чтобы пройти 5 дополнительных базовых испытаний и три испытания любой модификации походки, которую они не выполнили в первый день. Каждый сеанс сбора исходных данных займет примерно один час.

Затем участники будут случайным образом распределены либо в группу вмешательства, либо в контрольную группу. Группа вмешательства будет дополнительно разделена на две группы. Одна группа будет состоять из участников, которые наиболее эффективно уменьшили КАМ с помощью измененной походки с поступательным движением стопы, а другая будет состоять из участников, которые наиболее эффективно уменьшили КАМ с помощью походки с наклоном туловища. Затем участники проведут 8 сеансов переобучения походке в течение 8 недель (по одному сеансу в неделю), используя либо свою конкретную стратегию модификации походки (вмешательство), либо свою обычную походку (контроль). Во время занятий по переподготовке участники будут ходить на беговой дорожке Woodway Desmo (Woodway, Waukesha, WI), расположенной в центре калиброванной области объема (примерно 0,5 х 1,5 метра). Трехкамерная высокоскоростная система анализа движения (Vicon, Оксфорд, Англия) с частотой дискретизации 200 Гц будет использоваться для регистрации кинематики походки. Указанные анатомические ориентиры (либо C7 и T10, либо задняя пяточная кость и 2-й плюснево-фаланговый сустав) будут отмечены ультрафиолетовой ручкой, которая обеспечит видимость в течение недели, и будут повторно нанесены при последующих визитах. Это улучшит повторяемость размещения маркеров на этапе повторного обучения походке. Перед началом каждого занятия по переобучению походке проводится пятиминутная динамическая разминка; Затем участники будут ходить с индивидуальной стратегией модификации походки в течение 20 минут. Участникам будет предоставлена ​​тактильная обратная связь таким же образом, как и на этапе индивидуализации, или они продолжат ходить без обратной связи. В течение сеансов будет реализован дизайн постепенной обратной связи, чтобы постепенно интегрировать получение и передачу задач, а также способствовать усвоению изученного навыка. В течение первых 2 недель на каждом этапе будет осуществляться биологическая обратная связь в реальном времени (RTB). На третьей и четвертой неделе RTB будет обеспечиваться при первых 3 ударах ногой экспериментальной ногой и удерживаться на четвертой, что означает снижение на 25%. В течение пятой и шестой недели будет предоставляться обратная связь по чередующимся ударам ногой, что снижает частоту доставки RTB до 50%. В течение последних двух недель переобучения походке обратная связь по первым трем шагам не предоставляется, но предоставляется четвертый, снижающий частоту RTB до 25%.

Между занятиями по переобучению походке испытуемым будет предложено самостоятельно практиковать приобретенную стратегию походки за пределами лабораторного занятия, которое будет происходить при отсутствии обратной связи. Они будут проинструктированы тренироваться не менее 10 минут в день, и им будут предоставлены еженедельные журналы активности для записи времени дня и количества занятий каждый день в течение восьми недель повторного обучения походке. Журналы тренировок будут отправляться еженедельно. Анализ походки по земле и 12-минутная ходьба по беговой дорожке будут выполняться на 4-й неделе (первое послетестовое исследование) и на 9-й неделе (2-е последующее тестирование) в ходе вмешательства для отслеживания приобретения навыков. Это тестирование будет таким же, как и базовые испытания, однако участникам будет предложено ходить, используя только их конкретную стратегию модификации походки. Никакая обратная связь не будет предоставляться во время каких-либо тестов на приобретение или запоминание навыков. Последующее тестирование будет проводиться через один, три и шесть месяцев, а также через год после вмешательства для измерения сохранения предписанных модификаций походки.