Biomekaniska och neurala mekanismer för gångträning efter stroke

Stroke är den vanligaste orsaken till funktionshinder för vuxna i USA, med strokeprevalensen som förväntas öka med 20 % under de kommande 20 åren. Stroke inducerar en kaskad av neurofysiologiska förändringar i kortikala och spinala kretsar som resulterar i biomekaniska försämringar (minskad paretisk framdrivning, fotdropp) och gångdysfunktion (minskad hastighet och uthållighet). Denna studie utvärderar neurobiologiska och biomekaniska mekanismer för två gång (gång) rehabiliteringsbehandlingar. Gångstörningar kvarstår vid utskrivning från rehabilitering hos över två tredjedelar av de som överlever stroke, vilket minskar samhällsdeltagande och livskvalitet.

Strokegångsunderskott är komplexa och multifaktoriella, vilket utgör ett problem som väl matchar NIH:s initiativ för precisionsmedicin. Strokegångsnedsättningar påverkar kinematiken och kinetiken negativt i alla paretiska underbensleder, stör ställnings- och svängfaser och kännetecknas av asymmetri mellan extremiteterna. Ett ingrepp kan inte rikta in sig på alla gångunderskott efter stroke. Flera faktorer, inklusive biomekanik, energikostnader och funktion och integritet hos kortikomotoriska neurala banor kan påverka strokegångsfunktion och träningsinducerade gångförbättringar.

Snabb löpbandsgång (Fast) är en evidensbaserad, kliniskt använd intervention, som omfattar högintensiv, högupprepande, bilateral stegövning. Högintensiv löpbandsträning rekommenderades av kliniska riktlinjer för rörelseträning vid konferensen American Physical Therapy Association (APTA) 2018. Fast ger övning av tusentals steg och aerob träning, vilket kan inducera bilateral neuroplasticitet. Men utan tilläggsfeedback eller ledtrådar (verbal, biofeedback, stimulering) är Fast inte inriktat på specifika gångstörningar eller det paretiska benet. Viktigt är att neurala korrelat som ligger bakom Fast är oklara. Ett enstaka pass med högintensiv intervallgång på löpbandet förvärrade redan dämpad ankelmuskelkortikospinal excitabilitet i det paretiska benet efter stroke. Fyra veckors löpbandsträning i kronisk stroke förbättrade gånghastigheten jämfört med kontrollbehandlingen, men ökade kortikal excitabilitet i den icke-skadade hemisfären. Trots att snabba och löpbandsbaserade interventioner har vunnit klinisk popularitet, är viktiga frågor som rör fasta neurala mekanismer okända.

Nyligen arbete har visat att kombinationen av Fast med funktionell elektrisk stimulering (FastFES) inte bara leder till förbättringar i gånghastighet utan också minskar energikostnaden (EC) för strokegång. FastFES är en intervention som kombinerar snabb löpbandsträning och funktionell elektrisk stimulering (FES) till fotleds- och dorsi-flexormuskler under paretisk terminal ställning respektive svängfas. Som ett paradigm för att studera gångträningsmekanismer erbjuder FastFES flera fördelar inklusive användning av hypotesbaserad biomekanisk metod för att förbättra gångfunktionen genom att rikta in sig på funktionsnedsättningar i paretisk framdrivning, och levereras endast till det paretiska benet.

Studien syftar till att utveckla en förståelse för hur, varför och för vem snabb löpbandsgång (snabb) och snabb med funktionell elektrisk stimulering (FastFES) inducerar kliniska fördelar, vilket möjliggör framtida utveckling av banbrytande, individuellt anpassade gångbehandlingar som förbättrar både gångkvalitet och gångfunktion.

Denna mekanism-fokuserade randomiserade kliniska undersökning kommer att jämföra effekterna av 12 sessioner av Fast och FastFES hos individer med post-stroke hemipares. Gangbiomekanik, EC, kortikospinal excitabilitet och gångfunktion kommer att utvärderas vid två baslinjebesök, efter 3 gångträningspass, efter 12 gångträningspass och vid två uppföljningar (3 och 6 veckor efter träning).