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Research Article
Pierre K. Asselin1, Manuel Avedissian1, Steven Knezevic1, Stephen Kornfeld2, Ann M. Spungen1
1Department of Veterans Affairs (VA) Rehabilitation Research and Development National Center of Excellence for the Medical Consequences of Spinal Cord Injury,James J. Peters VA Medical Center, 2Department of Veterans Affairs (VA) Spinal Cord Injury Service,James J. Peters VA Medical Center
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
训练瘫痪患者使用动力外骨骼行走可能会带来挑战。目标是介绍候选人的选择标准和外骨骼辅助行走和其他移动技能的训练程序,这些技能可以随着参与者技能水平的提高而进步。
动力外骨骼已可用于因脊髓损伤 (SCI) 而瘫痪的人进行地面行走,这些患者的上肢功能完整,并且能够使用前臂拐杖保持直立平衡。要在外骨骼中行走,用户必须能够在站立、坐着时保持平衡,并在每一步中适当地转移重量。对于那些下肢感觉和本体感觉有缺陷的人来说,这可能是一项具有挑战性的任务。本手稿描述了筛查标准和在纽约布朗克斯的 James J. Peters VA 医疗中心开发的培训计划,旨在教授用户在机构、家庭或社区环境中使用这些设备所需的技能。 在开始训练之前,对潜在使用者进行髋关节、膝关节和踝关节适当活动范围的筛选。 SCI 患者发生下肢骨折的风险增加,即使拉伤或创伤很小,因此进行骨密度评估以降低骨折风险。此外,作为筛查的一部分,会进行身体检查以确定其他与健康相关的禁忌症。
一旦该人成功通过所有筛选要求,他们就可以开始培训计划。 设备经过适当调整以适合用户。 在学习走路之前,用户会教授和执行一系列静态和动态平衡任务。该人被教导在各种环境中行走,从室内水平表面到室外不平坦或变化的表面。一旦技能足够熟练,可以在家中使用外骨骼,用户就需要指定一名陪伴步行者与他们一起训练。 这对搭档必须一起展示执行各种高级任务的能力,才能被允许在他们的家庭/社区环境中使用外骨骼。
脊髓损伤(SCI)的许多人都无法站立,并使用或不使用辅助设备和物质帮助的走动。几个世纪以来,对于那些严重SCI唯一的移动选项已经轮椅1。在过去的几十年里,随着SCI人不得不通过补充采用被动矫形器其流动性的选择,如各种往复式步行矫形器(RGO)2-7。这些装置,但是,并没有由于由用户使用这些设备走动所需的体力变得更广泛地使用。该RGOS也有爬楼梯,站起来,坐 下3,7的能力限制。已经作出努力通过将功能性电刺激(FES)供电的移动,并有助于促进肢体的向前摆动以提高这些装置的效率;然而,这些努力没有进展超出了概念或原型8-12。在20世纪70年代,马达用矫形器整合到髋关节和膝关节的运动力量和成功地允许与SCI的人采取措施13。然而,时间电池和计算机技术不足限制了设备的范围,并进一步发展被放弃10,13。
随着近来的技术进步,若干动力服已开发以实现与各种病症的人到地上走动。这些动力服的设备已被研究人员与卒中14,15,与导致减少了他们的下肢25-27控制残疾完全和不完全SCI 16-24,和其他人的人。虽然设备不同,每一个需要用户安全性能的训练和练习。所引用的设备的三个要求使用拐杖的走动和保持平衡。第四个保持balance和稳定性,因为它的大踏板和大规模扩大其支持基础并降低重心20的中心。那些需要crutching三个设备利用相同的原理,即使有一些变型与力学和控制所需的操作的方法,由于在装置的设计上的差异。
的培训计划是由一组由生物医学工程师,生理学家,理疗师,运动生理学家,神经科医师和物理治疗师的研究人员在詹姆斯·J·彼得斯VA医学中心(JJPVAMC),布朗克斯,纽约发展。该培训项目与一个特定的动力服研制前面所述17,18,但它采用了两套技能,适用于需要一套拐杖来保持平衡其他动力服。所有潜在的参与者参加了循序渐进的训练计划前筛查。的重要性筛选在脊髓损伤的人是要确保没有可能抑制安全使用这些设备的禁忌医疗并发症。关注的一个领域是低骨矿物质密度(BMD)。脊髓损伤者受损28,29后立即剧烈的骨质流失可能继续在他们的生活30。骨密度这种损失导致长骨骨折的危险性高。目前,有减轻为那些与完整的电机的SCI的骨损失没有有效的治疗方法。此外,对于人SCI患者建立的骨折阈不存在,但已经进行了努力,以确定其可与临床判断和骨折史一起使用作为指导31-33标准。其他常见的禁忌症可被处理和解决的,如运动(ROM)中的范围的限制34和压疮35。每个不同的动力服可能需要资格不同的条件,诸如ROM的标准,是一个甘地日期使用该设备,其中大部分已被描述17-19,21,22,36。
一个人一旦成功通过所有的筛选标准,装修设备到用户和培训可以继续。该装置的正确配合是很重要的,以避免与外骨骼下肢不适当的接触,因为装修不好可能会导致瘀伤和/或皮肤擦伤16。用户可能具有限制或无下肢感觉和本体;这种缺乏从脚感觉和触觉反馈可以促进整体缺乏资产负债的中心意识,减缓用户的掌握设备的能力。这种缺乏平衡的中心的意识也可能导致与适当重量困难衡量向前的程度移位这种挑战和步态周期和不适当定时重量中横向偏移必要换档,导致过量使用的负重上该武器和平衡维护拐杖。一旦站立平衡和重量转移被收购的基本机制,用户传授给走在设备中。需要多个会话,以改善步行和其它移动技能。起初,表面是平坦和医疗中心内平滑用于训练。然而,具有改进的技术水平,用户通过引入不同行走表面如地毯,沥青,混凝土,草,有不同程度的斜坡的不平整表面的挑战与增量更加困难的任务。
这份手稿的目的是报告的筛选标准,正确的安装和培训程序使用了地上行走一个动力服。这项计划是专门为一台设备,由他人16-18描述的发展,但它解决了常见的员工培训师和人与SCI谁参与方面的挑战外骨骼辅助ED走这可以用另一个动力服的方案。这个协议的某些方面是特定的JJPVAMC使用的设备。此外,一些培训计划的组成部分是由它包括设备元件的方向,对于一个适当的配合和基础地位的基本准则和坐在技能说明制造开发。在JJPVAMC的研究人员开发,一旦用户执行的所有培训活动中站立起来。这些措施包括增强的地位和坐姿训练指示,站立平衡技巧,室内步行发展技能,户外散步进展技能,并为达到,停止,转弯等机动任务,及各类门/门限导航。
注意:这个手稿中描述的培训协议题为试点项目中的开发:在ClinicalTrials.gov标识符NCT01454570注册"为截瘫者的ReWalk外骨骼步行系统"。制定了培训方案,但是没有这一试点项目的目标;进行这项研究的过程中,培训计划的发展变化。该研究方案和知情同意书进行了审查,并由JJPVAMC的机构审查委员会(IRB)的批准。整个研究和程序,每个研究参与者进行了解释。潜在的参加者有机会提出问题,并鼓励采取之前同意根据需要尽可能多的时间。
1.受试者招募
2.配件
注意:拟合程序是由装置的制造开发的。一个人嵌合到该装置的方法也将不同的外骨骼而异。临床医生应该是指每个具体制造商的程序。
3.穿戴
注意:佩戴程序是由装置的制造开发的。穿上一个人的动力服的方法,可以在不同的设备之间的变化和临床医生应该是指制造商的程序。
4.常委
ENT">注:要站立起来的过程是由设备的制造和开发不同的外骨骼之间可能会有所不同临床医生应该是指制造商的程序。5.站立平衡
注:站立平衡过程是由研究人员在开发JJPVAMC。可能有一些程序,针对于当前使用,但大多数的程序应翻译成其他动力服的设备。
注意:行走过程是与由工作人员在JJPVAMC开发过程的混合物中的设备的制造。的行走内置入动力服,并在装置中使用的双拐杖图案的机理是由制造开发的;然而,教参与者如何正确执行走路的办法,提供援助和用于记录的援助水平的测量结果的机制是研究人员在JPVAMC的努力。虽然,一些程序是特定于所使用的动力服,大部分的程序翻译到使用拐杖保持平衡其他动力服。
7.行动训练的渐进目标
注意:所述移动性训练的目标均在JJPVAMC开发的标准内掺入用于评估能力由制造使用动力服在家庭环境中。
8.散步的评估
注意:使用的步行评估是已经由他人建立标准的临床试验。
9.坐
注意:程序坐下由装置的制造进行了开发和不同外骨骼之间可能有所不同。临床医生应该是指制造商的程序。
10. DoffiNG
注意:落纱程序是由装置的制造开发的。落纱的动力服的方法可以在不同的设备而异。临床医生应该是指制造商的程序。
以下测量在整个训练获得。双手和单手拐杖平衡能力各自评估1分钟为"能"或"不能",以保持平衡( 图2)。时间和距离的散步评估在整个使用6MWT,10MWT和TUG培训课程获得。外骨骼辅助行走通常遇到的表面被在室内进行测试( 图3和4)和室外( 图5-6)。其他的移动技能,如导航门( 图7和图 8),达到了头到机柜( 图9),并坐在外面公园的长椅上( 图10)被评定为"能"履行或者"不能"来执行。
在10 SE的10MWT期间的平均行走速度裂变间隔为第60届被描绘( 图11)。本图显示的参与者必须使用用户中改进的动力服和变化的速率变化的初步能力。最佳拟合线的斜率的平均值±标准偏差是0.0048±0.004米/秒和值从0.00026介于0.015米/秒。这表明,尽管每个参与者浮动利率提高他们走0.0048米/秒的更快的每个会话的平均值。最佳拟合截距的平均值±标准差为0.16±1.8米/秒,并且值从-0.026范围至0.50米/秒。这表明,对平均参与者0.16米/秒的平均初始速度;具有几乎没有能力走动一些与会者和其他人在培训初期非常好的能力。
培训师的援助会影响性能;那些谁需要assistan更高水平CE走路比那些谁在使用该系统18个熟练和独立的慢。这三个走的测试测量,虽然类似,提供不同水平的信息。的10MWT为速度(m /秒)的尽力而为的指示,用户能够在设备中走动。该6MWT距离,换算为米/秒的速度时,提供的平均行走速度是走在了外骨骼的一致性的指示。由于定时器仍然当用户无意中停止行走,从6MWT速度更接近尽力而为10MWT表示对方有一致的行走和更少的停止。拖船需要在连续的组合进行很多技巧。拖船是人的合并站立,行走,转弯,停止,并在动力服坐下整体能力的度量。的6MWT,10MWT和TUG测量的概述已经由杨1先前描述 8和在表1中的参与者的病人的人口统计信息一起呈现。

图1. 双手拄着拐杖的平衡。这个数字说明了一个人呆呆地站在那里,用双拐平衡。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2.单手拄着拐杖的平衡。这个数字说明了一个人呆呆地站在那里,只有1拐杖平衡。 请点击此处查看该图的放大版本。


图4. 走在地毯上。这个数字说明了一个人在地毯表面行走在室内, 请点击这里查看该图的放大版本。

图5。 NG> 户外行 走在草地上。这一数字说明了一个人在草地户外散步。 请点击此处查看该图的放大版本。

图6. 在斜坡上行走。这个数字说明了一个人在户外走路边缺口。 请点击此处查看该图的放大版本。

图7. 导航电梯。这个数字说明了一个人走了定时门的设置,如电梯门。jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig7large.jpg"目标="_空白">点击此处查看该图的放大版本。

图8. 走出旋转门的。这个数字说明了一个人走了旋转门。 请点击此处查看该图的放大版本。

图9. 架空柜和台面深远。这个数字说明了一个人,取放物品出来的开销柜。 请点击此处查看该figu的放大版本回覆。

图10.公园的长椅上坐外面这个数字说明了一个人在公园的长椅上坐外面。 请点击此处查看该图的放大版本。

图11. 场均十个交易日10MWT速度。数据表明由十届平均间隔训练前60届的10MWT速度。 x轴描述了会话和y轴描述了从参与者训练过程中获得的10MWT结果计算出的平均速度(m /秒)。线性最佳拟合线覆盖在每个参与者的结果。="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig11large.jpg"目标="_空白">点击此处查看该图的放大版本。
| 人口统计学特征 | 步行试验(WT)和援助水平(LOA) | |||||||||||||
| SID | 年龄 (Y) | HT (厘米) | 重量 (公斤) | 性别 | DOI (Y) | LOI | AIS | 10米WT | 6分钟WT | 拖船 | >(LOA) | 评估- 换货会议 | ||
| (秒) | (米/秒) | (米) | (米/秒) | (秒) | ||||||||||
| 1 | 34 | 173 | 66.7 | 男 | 9 | T4 | 乙 | 39 | 0.26 | 90 | 0.25 | 83 | 敏 | 89 |
| 2 | 48 | 168 | 68 | 男 | 4 | T10 | 一个 | 62 | 0.16 | 51 | 0.14 | NP | 敏 | 18 |
| 3 | 44 | 183 | 77.1 | 男 | 4.5 | T4 | 一个 | 20 | <TD> 0.50209 | 0.58 | 56 | MI | 63 | |
| 4 | 58 | 160 | 64.4 | 女 | 1.5 | C8 / T8 | A(NT) | 24 | 0.42 | 139 | 0.39 | 59 | MI | 43 |
| 五 | 61 | 175 | 72.6 | 男 | 14 | T11 | 一个 | 23 | 0.44 | 137 | 0.38 | 66 | MI | 37 |
| 6 | 24 | 185 | 74.8 | 男 | 五 | T5 | 一个 | 56 | 0.18 | 60 | 0.17 | NP | 敏 | 12 |
| 7 | 40 | 183 | 88.5 | 男1.5 | T1 | 乙 | 61 | 0.16 | 51 | 0.14 | 70 | 小号 | 102 | |
| 8 | 56 | 175 | 83.9 | 男 | 3 | T9 | 一个 | 22 | 0.46 | 151 | 0.42 | 116 | 小号 | 51 |
| 9 | 50 | 183 | 99.8 | 男 | 11 | T7 | 一个 | 17 | 0.59 | 208 | 0.58 | 56 | MI | 56 |
| 10 | 37 | 170 | 65.8 | 男 | 6 | T2 | 一个 | 22 | 0.46 | 150 | 0.42 | 63 | 敏 | 59 |
| 11 | 64 | 173 | 72.8 | 男 | 3 | T2 | 一个 | 78 | 0.13 | 46 | 0.13 | NP | MOD | 28 |
| 12 | 37 | 152 | 65.8 | 女 | 19 | C8 | C(NT) | 14 | 0.71 | 256 | 0.71 | 42 | MI | 39 |
表1.参与者和步行测试结果的特性 SID =对象的识别号码。 Y =年; CM =厘米;公斤=公斤; DOI =伤害的持续时间; LOI =损伤水平; AIS =美国脊髓损伤协会障碍量表; LOA =援助的水平; s =秒; M =米; NP =未-演出和NT =非外伤性脊髓损伤。 LOA从FIM改编为下列之一:温和辅助器(Mod) - 参与者执行任务的50%至74%;最低限度的援助(最小值) - 用户执行任务的75%或更多;监督(S) - 教练员未接触到的参与者,但足够接近达成以提供平衡或指导需要的支持;和改良的独立性(MI) - 培训师不提供任何帮助和参与者是完全独立行走的设备,同时。重新打印在脊髓损伤的人一个动力服许可,杨A,阿斯兰P,克内热维奇S,Kornfeld S,院内行走速度和援助水平庞根A.评估。前脊髓已经来到Rehabil。 2015年; 21(2):100-109。版权所有(C)2015年托马斯土地出版公司
作者没有什么可透露的。
训练瘫痪患者使用动力外骨骼行走可能会带来挑战。目标是介绍候选人的选择标准和外骨骼辅助行走和其他移动技能的训练程序,这些技能可以随着参与者技能水平的提高而进步。
这项工作得到了VA康复研究与发展国家脊髓损伤医学后果卓越中心(VA RR&D #B9212C)的支持。四台动力外骨骼设备中的两台是从 ReWalk Robotics, Inc.(马萨诸塞州马尔堡)免费借用的。此外,部分参与者获得了由 Aetrex Worldwide Inc.(新泽西州蒂内克)捐赠的矫形鞋。
Denis Doyle-Green 的帮助在培训计划期间非常宝贵,我们为此感谢他。我们还要感谢 James J. Peters VA 医疗中心康复和脊髓损伤服务的物理治疗师提供的建议和咨询。
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