Effekter av omträning av gång på nedre extremitetsbiomekanik

En randomiserad kontrollerad studiedesign med en väntelista kommer att användas för att undersöka effekterna av en 10-veckors gångomträningsintervention på knäadduktionsmomentet. Deltagarna kommer att slumpmässigt tilldelas antingen interventionsgruppen eller kontrollgruppen. Interventionsgruppen kommer att delas upp i två grupper. Den ena gruppen kommer att bestå av deltagare som reducerat knäadduktionsmoment (KAM) mest med förändrad fotprogressionsgång och den andra kommer att bestå av deltagare som reducerar KAM mest effektivt med trunklean-gång under förutvärderingen. Deltagarna kommer sedan att utföra 8 gångträningspass under 8 veckor (en session per vecka) med antingen sin specifika gångmodifieringsstrategi (intervention) eller med sin normala gång (kontroll). Som en del av utformningen av väntelistan, i slutet av 10 veckor, kommer patienter som tilldelats kontrollgruppen att omplaceras till deras tidigare bestämda patientspecifika gångmodifieringsintervention. Målet är att minimera förslitning och att öka den effektiva urvalsstorleken.

Vid ankomsten till laboratoriet måste deltagarna läsa och underteckna ett informerat samtyckesformulär. Deltagarhöjd och massa kommer att registreras. Smärta och funktion kommer att bedömas med hjälp av Western Ontario och McMaster Universities Arthritis (WOMAC) frågeformulär och en numerisk betygsskala (NRS) från noll till 10, där noll representerar ingen smärta och 10 den högsta nivån av smärta. Den experimentella lemmen för syftet med denna studie definieras som benet som diagnostiserats med symtomatisk TFJ OA eller den mest symtomatiska lemmen i fallet med bilateral OA. Deltagarna kommer att utrustas med fyra ytelektromyogram (sEMG) placerade på rectus femoris, vastus medialis, bicep femoris och semitendinosus i den experimentella extremiteten. EMG-sensorer kommer att användas för att registrera muskelaktivitet under baslinjetestet. Deltagarna kommer sedan att ha 53 retroreflekterande markörer fästa på sin bål och nedre extremiteter. En statisk kalibreringsförsök av VICON motion capture-systemet kommer att förvärvas genom att deltagarna står på den främsta kraftplattan med båda fötterna i linje med laboratoriets främre-posteriora axel. Deltagarna kommer också att utföra en dynamisk kalibrering genom att utföra tre medursrotationer av höften som kommer att användas för att uppskatta höftledens centra. Deltagarna kommer sedan att slutföra 5 baslinjeförsök tillsammans med en 6-meters gångväg i sin föredragna hastighet. Deltagarna kommer att behöva gå i 12 minuter på ett löpband och ytterligare data kommer att registreras. Deltagarna kommer då att behöva utföra 9 tillstånd med förändrad fotprogressionsgång eller trunklean gång för att avgöra vilken strategi som är mest effektiv för att minska KAM. Deltagarna kommer först att få standardiserade verbala instruktioner om hur man uppnår den instruerade gångmodifieringen. Deltagarna kommer sedan att få haptisk biofeedback i realtid för att säkerställa att de framgångsrikt uppnår de nödvändiga omfattningarna av gångmodifiering. Kinematisk data som samlas in i Vicon kommer att strömmas till Matlab (Mathworks, Natick, MA) för realtidsberäkning av ledvinklar. Deltagarna kommer att få feedback från taktila sensorer fästa antingen till den laterala-proximala aspekten av fibula (fotprogression) eller mitten av scapula (lateral trunklutning) av den experimentella sidan med hypoallergen dubbelsidig tejp. En vibration indikerar en nödvändig minskning av målgångsparametern, medan två vibrationer indikerar en nödvändig ökning. Feedback kommer att ges på varje steg och ingen vibration kommer att indikera att ingen korrigering behövs. Ett försök kommer endast att anses giltigt om deltagaren helt har kontaktat kraftplattorna två gånger med foten av den experimentella extremiteten och den modifierade parametern var inom det föreskrivna målområdet. Dessutom kommer deltagarna att behöva hålla en genomsnittlig gånghastighet på ±5 % i förhållande till baslinjen för att försök ska anses vara framgångsrika. Modifieringen som ska slutföras i baslinjesessionen kommer att randomiseras för varje deltagare. När dessa försök är slutförda kommer deltagarna att återvända till labbet inom samma vecka för att slutföra ytterligare 5 baslinjeförsök och tre försök av vilken gångmodifiering de inte utförde den första dagen. Varje baslinjedatainsamlingssession tar cirka en timme.

Deltagarna kommer sedan att slumpmässigt tilldelas antingen interventionsgruppen eller kontrollgruppen. Interventionsgruppen kommer att delas upp i två grupper. Den ena gruppen kommer att bestå av deltagare som minskat KAM mest med förändrad fotprogressionsgång och den andra kommer att bestå av deltagare som minskar KAM mest effektivt med trunk lean-gång. Deltagarna kommer sedan att utföra 8 gångträningspass under 8 veckor (en session per vecka) med antingen sin specifika gångmodifieringsstrategi (intervention) eller med sin normala gång (kontroll). Under gångomträningspass kommer deltagarna att gå på ett Woodway Desmo löpband (Woodway, Waukesha, WI) placerat i mitten av ett kalibrerat volymområde (cirka 0,5 x 1,5 meter). Ett höghastighetsanalyssystem med tre kameror (Vicon, Oxford, England) vid 200 Hz kommer att användas för att registrera gångkinematik. De angivna anatomiska landmärkena (antingen C7 och T10 eller posterior calcaneus och 2:a metatarsala phalangealleden) kommer att markeras med en ultraviolett penna, som tillåter synlighet i en vecka, och kommer att appliceras igen vid efterföljande besök. Detta kommer att förbättra repeterbarheten för markörplacering under omträningsfasen av gång. En fem minuters dynamisk uppvärmning kommer att tillhandahållas innan varje gångomträningspass påbörjas; deltagarna kommer sedan att gå med sin individualiserade gångmodifieringsstrategi i 20 minuter. Deltagarna kommer att få haptisk feedback på samma sätt som beskrivs under individualiseringsfasen eller kommer att fortsätta att gå utan feedback. En blekande feedbackdesign kommer att implementeras över sessioner för att gradvis integrera uppgiftsinhämtning och överföring och för att underlätta internaliseringen av den inlärda färdigheten. Under de första två veckorna kommer biofeedback i realtid (RTB) att levereras på varje steg. Under den tredje och fjärde veckan kommer RTB att tillhandahållas på de första 3 fotslagen av experimentsträckan och hålls tillbaka den fjärde, vilket indikerar en minskning med 25 %. Under den femte och sjätte veckan kommer återkoppling att ges om alternerande fotslag som minskar RTB-frekvensen till 50 %. Under de sista två veckorna av gångomträning kommer ingen återkoppling att ges på de första tre stegen utan den levereras på den fjärde, vilket minskar RTB-frekvensen till 25 %.

Mellan gångomträningssessionerna kommer försökspersonerna att instrueras att öva sin förvärvade gångstrategi på egen hand utanför laboratoriesessionen, vilket kommer att ske i frånvaro av feedback. De kommer att instrueras att träna minst 10 minuter per dag och kommer att få aktivitetsloggar varje vecka för att registrera tid på dygnet och mängd tränat varje dag under de åtta veckorna av gångträning. Övningsloggar kommer att skickas in varje vecka. Gånganalys över marken och 12 minuters löpbandsgång kommer att utföras vecka 4 (första eftertestet) och 9 (andra eftertestet) under loppet av interventionen för att spåra färdighetsförvärv. Denna testning kommer att vara densamma som baslinjeförsöken, men deltagarna kommer att instrueras att gå med endast sin specifika gångmodifieringsstrategi. Ingen feedback kommer att ges under någon av färdighetsförvärvs- eller retentionstesten. Uppföljningstest kommer att ske vid en, tre och sex månader samt ett år efter intervention för att mäta retention av föreskrivna gångmodifieringar.