Оценка трансфеморальных ампутантов при переходе с механического на микропроцессорный протез коленного сустава

Гипотеза исследования Центральная гипотеза этого предложения заключается в том, что реальные преимущества микропроцессорных колен (MPK) в значительной степени недооцениваются из-за отсутствия чувствительных и экологически обоснованных методов оценки двигательной активности. Это затрудняет обоснование MPK для многих людей с ампутированными конечностями, которым это может быть полезно. Недавнее исследование исследователями зависимости длины шага от частоты шагов и анализа походки с двумя задачами предлагает новое направление для преодоления некоторых из этих ограничений.

Зачем использовать соотношение длины шага и частоты шагов для MPK? Поскольку длина шага и частота шагов образуют сильную линейную зависимость в диапазоне скоростей ходьбы, изучение силы их связи предлагает уникальный способ охарактеризовать естественную походку. Исследователи обнаружили, что у пользователей протезов нарушается соотношение длины шага и частоты шагов. Кроме того, взаимосвязь между длиной шага и частотой шагов нарушается на двусторонней основе, что указывает на изменение нейроконтроля походки. В отличие от механического колена, MPK регулируют свойства, чтобы приспособиться к изменениям скорости, напоминая более естественный рисунок походки. Таким образом, ожидается, что соотношение длины шага и каденса будет более тесным для MPK, чем для механического колена.

Почему двойная походка для MPK? Двойная походка — это акт ходьбы при выполнении дополнительной задачи (разговор, отправка текстовых сообщений и т. д.). Дополнительная нагрузка на нервную систему изменяет походку. Таким образом, «ходьба во время разговора» лучше отражает реальную походку, чем стандартный анализ походки. Двойное исследование походки у пользователей протезов проводится редко. Классическим показателем результата в двухзадачных исследованиях является стандартное отклонение, деленное на среднее значение для каждого параметра походки в отдельности, что игнорирует их зависимость от изменения скорости. Исследователи недавно разработали новый метод анализа походки с двумя задачами, основанный на линейной зависимости длины шага и частоты шагов от скорости. Стандартные отклонения разницы между фактической точкой данных для длины шага или частоты шагов от точки, предсказанной линией, которая представляет наилучшее соответствие скорости, сравниваются между свободной ходьбой и ходьбой с двумя задачами. Этот расчет вариабельности длины шага или частоты шагов учитывает их изменения от попытки к попытке со скоростью, которая может повлиять на результаты. Предыдущие исследования показывают, что МПК требуют меньше дополнительных размышлений во время ходьбы. Если это действительно так, пользователи должны иметь возможность переключать двигательные и когнитивные ресурсы с походки на другие виды деятельности и в то же время иметь менее изменчивую походку в условиях двойной задачи. Поскольку снижение вариабельности походки было связано с лучшим нейроконтролем походки и меньшим риском падений, предлагаемое экспериментальное исследование станет первым шагом к получению важных недостающих доказательств для обоснования использования МПК в более широкой популяции людей с ампутированными конечностями, в частности у пользователей К2 или лиц с когнитивными нарушениями в результате сосудистых заболеваний или диабета.

Цель: оценить различия в походке и функциях между MPK (RheoKnee®, Ossur) и механическим коленом у пользователей протезов K2 и K3 в дизайне A-B-A и B-A-B для одного субъекта.

Конкретная цель 1: оценить соотношение длины шага и частоты шагов при ходьбе с использованием MPK по сравнению с механическим коленом.

Гипотеза 1.1: Линейная зависимость длины шага от частоты шагов значительно улучшится после ношения MPK. Гипотеза 1.2: Линейность отношения длины шага к частоте шагов будет значительно выше для MPK, чем для механического колена.

Конкретная цель 2: определить изменения в затратах на выполнение двух задач при ходьбе с помощью MPK по сравнению с механическим коленом.

Гипотеза 2.1: В условиях двух задач вариабельность длины шага и частоты шагов будет значительно меньше при ношении MPK, чем при использовании механического колена.

Конкретная цель 3: Сравнить производительность MPK и механического колена по клиническим показателям подвижности, баланса и предпочтениям пользователя.

Гипотеза 3.1: Показатели функциональной подвижности улучшатся больше при ношении MPK, чем при ношении механического колена. Гипотеза 3.2: Показатели баланса улучшатся больше при ношении MPK больше, чем при ношении механического колена.

Гипотеза 3.3: Совместная амплитуда движений и симметрия опорной реакции улучшатся при ношении МПК.

Дизайн исследования:

В исследовании будет использоваться дизайн A-B-A и B-A-B для одного субъекта (A - текущее механическое колено субъекта; B - MPK: RheoKnee®). Цель дизайна B-A-B состоит в том, чтобы контролировать эффект обучения из-за многократного повторения когнитивных задач во время походки с двумя задачами, что может способствовать предполагаемым улучшениям в фазе B дизайна A-B-A. Каждый этап будет длиться 4 недели.

Протокол:

Подходящие субъекты, подписавшие форму согласия, будут случайным образом распределены в группы A-B-A или B-A-B. Будет проверена правильная посадка/выравнивание текущего механического колена, и, если все в порядке, на исходном уровне будут выполнены трехмерный анализ походки и функциональная оценка (полная оценка). Ходьба до 5 самостоятельно выбранных скоростей (от очень медленной до очень быстрой) и походка с двумя задачами (оценка походки) также будут оцениваться на исходном уровне, а затем еженедельно на протяжении каждой фазы. В конце каждой фазы повторяются оценка походки и полная оценка. Конец каждой текущей фазы и начало новой фазы разделены переходным периодом. Переходный период начинается с выравнивания нового устройства, за которым следуют 2 недели адаптации, в течение которых физиотерапевт (PT) проводит до 6 тренировок ходьбы и проверяет выравнивание. Будут предприняты все усилия, чтобы сохранить нынешний стиль гнезда и систему подвески субъекта. Схема B-A-B идентична схеме A-B-A, за исключением дополнительного переходного периода в самом начале, поскольку наивные испытуемые впервые подходят к MPK.

Методы:

Пользователи механических протезов коленного сустава будут набраны из населения, обслуживаемого Методистским реабилитационным центром, если они соответствуют критериям зачисления. После подписания формы согласия субъекты будут распределены в группы A-B-A или B-A-B с использованием последовательности случайных чисел.

Оценка походки:

Самостоятельно выбранные скорости:

Временные и пространственные данные о шагах будут собираться с помощью электронной дорожки (20 футов), когда субъект ходит с пятью самостоятельно выбранными скоростями (очень медленно, медленно, нормально, быстро, очень быстро). Участки на каждом конце дорожки позволяют выполнять ускорение и замедление таким образом, чтобы регистрировалась только устойчивая походка. Субъекты выполнят как минимум 4 прохода на каждой скорости, которую они будут свободно выбирать для достижения наиболее естественного рисунка ходьбы. Нормальная скорость ходьбы всегда будет собираться первой. Порядок категорий с более низкой/высокой скоростью будет рандомизирован, при этом самая медленная/быстрая скорость будет выбрана последней в каждой категории. Субъектам будет дано указание модулировать скорость в пределах безопасности, и им будет предложено пройти все скорости, насколько это возможно.

Двойная походка:

Для двухзадачной походки будут использоваться четыре когнитивных задачи; обратное написание, последовательное вычитание, диапазон цифр и список категорий. В каждой точке оценивания будут использоваться три задания, чтобы ограничить эффект обучения. Задания будут выбраны случайным образом, чтобы каждое задание выполнялось одинаковое количество раз на каждом этапе. Все четыре задачи будут использоваться на исходном уровне. Будут даны разные подсказки, чтобы гарантировать, что ни одна задача не будет представлена ​​одинаково дважды.

Перед каждой оценкой субъект будет практиковать выбранные задачи, сидя, чтобы ознакомиться с протоколом. Для походки с двумя задачами испытуемому будет предложено ходить в удобном темпе и одновременно выполнять когнитивные задачи без конкретных инструкций по расстановке приоритетов. Когнитивные задачи будут рандомизированы по блокам, каждый блок будет содержать 4 испытания ходьбы. В конце испытуемому будет предложено оценить сложность задания по 7-балльной шкале Лайкерта.

Полная оценка:

• Оценка функционального протезирования (предиктор подвижности ампутантов, L-тест, тест 6-минутной ходьбы, шкала баланса Берга, индекс физиологических затрат, оценка пространственной/временной походки)
• Оценка протеза пользователем (Опросник оценки протеза, изучение оценок предпочтений конкретного колена)
• Компьютеризированная 3D-оценка походки (3D-кинематика и кинетика походки)
• Когниция / настроение (модифицированный мини-экзамен психического состояния, маршруты A и B, опросник о состоянии здоровья пациента)

Критерии оценки:

Конкретная цель 1: Соотношение каденса длины шага

• Основной результат: коэффициент детерминации (R2) линии линейной регрессии
• Вторичные результаты: пиковая скорость и диапазон скоростей

Конкретная цель 2: Стоимость походки с двумя задачами

• Основной результат: вариабельность (стандартное отклонение) длины шага и частоты шагов в неограниченных условиях и при выполнении двух задач.
• Вторичные результаты: пик/диапазон скоростей при двух условиях; рейтинг сложности

Конкретная цель 3: Сравнение изменений между пользователями K2 и K3

• Основные результаты: баллы по шкале баланса Берга, анкета оценки протезов, предиктор подвижности ампутантов, L-тест, тест 6-минутной ходьбы, индекс физиологических затрат
• Вторичные результаты: временная/пространственная оценка походки, трехмерный объем движений в суставах, углы суставов в критические моменты, сила реакции опоры.

Анализ:

Из-за характера односубъектного плана данные будут оцениваться как качественно, так и с помощью статистических методов с малым n планом.