פרוטוקול זה מעריך את היעילות של שלד חיצוני קל משקל של הירך הרכה בהפחתת לחץ פיזיולוגי במהלך הליכה בעלייה אצל מבוגרים. באמצעות עיצוב קרוסאובר אקראי, השיטה מראה שהמכשיר מפחית משמעותית את העלות הפיזיולוגית ואת העייפות הסובייקטיבית בקרב קשישים.
מאמר מחקר
פרוטוקול זה מעריך את היעילות של שלד חיצוני קל משקל של הירך הרכה בהפחתת לחץ פיזיולוגי במהלך הליכה בעלייה אצל מבוגרים. באמצעות עיצוב קרוסאובר אקראי, השיטה מראה שהמכשיר מפחית משמעותית את העלות הפיזיולוגית ואת העייפות הסובייקטיבית בקרב קשישים.
טיולים רגליים וטיפוס הרים הם פעילויות נפוצות בקרב מבוגרים פעילים לשמירה על כושר קרדיווסקולרי; עם זאת, הדרישות הפיזיולוגיות הגבוהות של פעילויות אלו לעיתים מאיצות את הופעת העייפות הנוירומוסקולרית. עייפות זו היא גורם סיכון קריטי לפציעות הקשורות לספורט, כגון נפילות ומתאמצים במערכת השרירים והשלד. מחקר זה נועד לבדוק האם שלד חיצוני קל משקל של ירך רך יכול להפחית סיכונים אלו ולתמוך בפעילות גופנית בטוחה למבוגרים במהלך משימות טיפוס הרים מדומות. עשרים מבוגרים בריאים (63.45 ± 3.70 שנים) השתתפו בניסוי חצייה אקראית על הליכון עם שיפוע של 15% במהירות 3.5 קמ"ש. המשתתפים הלכו 15 דקות בשלושה תנאים: ללא שלד חיצוני (NO_EXO), שלד חיצוני פעיל (EXO_ON), ושלד חיצוני פסיבי (EXO_OFF). התוצאות כללו מדד עלות פיזיולוגי (PCI), קצב לב שיא (HR_Peak), ודירוג מאמץ נתפס (Borg RPE). סיוע פעיל (EXO_ON) הוריד משמעותית את מדד העלות הפיזיולוגית ל-13.80 ± 1.51, לעומת NO_EXO (14.68 ± 2.11) ו-EXO_OFF (15.35 ± 1.83; p = 0.033). באופן דומה, RPE היה נמוך משמעותית בסיוע פעיל (12.95 ± 1.15) מאשר בתנאים ללא סיוע (13.50 ± 1.19) או פסיבי (14.00 ± 1.17) (p = 0.023). למרות שקצב הלב השיא היה הנמוך ביותר ב-EXO_ON (133.65 ± 7.74 פעימות לדקה), ההבדלים בין מצבים לא היו מובהקים סטטיסטית (p = 0.267). המכשיר למעשה מפזר את העומס הפיזיולוגי של המסה שלו, מה שמוביל להפחתה נטו במאמץ הקרדיווסקולרי, כפי שניתן לראות ב-PCI ו-RPE נמוכים יותר. ממצאים אלו מצביעים על כך ששלדים חיצוניים רכים של הירך עשויים לשפר את יעילות ההליכה ולהפחית את המאמץ הנתפס במהלך הליכה בעלייה אצל מבוגרים.
ככל שהאוכלוסייה העולמית מזדקנת, שמירה על ניידות פונקציונלית בקרב מבוגרים הפכה לאתגר בריאותי משמעותי1. פעילות אירובית סדירה ממלאת תפקיד מגן ברור במניעת מחלות לב וכלי דם, ניוון שריר-שלדוירידה קוגניטיבית. מבין פעילויות גופניות שונות, טיולים רגליים וטיפוס הרים בחוץ הם פעילויות פנאי מאומצות בקרב מבוגרים בזכות השילוב בין מעורבות חברתית לבין יתרונות כושר אירובי2. עם זאת, בהשוואה להליכה ישרה, הליכה בעלייה מטילה עומס ביומכני משמעותי, הדורש מפרקי גפיים תחתונות כדי ליצור עבודה חיובית נטו גבוהה יותר להעלאת מרכז המסה של הגוף3.
אצל אנשים מבוגרים, הביקוש הביומכני המוגבר הזה מלווה לעיתים קרובות באסטרטגיות פיצוי ספציפיות. מחקר של פרנץ וקראם מראה שעם הגיל המתקדם, תפוקת הכוח בהליכה בעלייה מציגה שינוי משמעותי של "מרוחק לקרוב"4. במיוחד, היכולת הדחיפה של מכופפי כף הרגל בקרסול פוחתת אצל מבוגרים, אשר כתוצאה מכך מסתמכים יותר על מאריכי הירך (ישבון מקסימוס ושרירים אחורי) לייצור עבודה; שיעור העבודה שמבוצע על ידי הירך גבוה משמעותית מאשר אצל בקרים צעירים 4.5. מנגנון פיצוי זה, המוחלף על סרקופניה הקשורה לגיל ומלאי קרדיו-ריאה מופחתת, גורם לעלות פיזיולוגית גבוהה יותר במהלך תנועה בעלייה אצל מבוגרים, מה שהופך אותם לפגיעים מאוד לעייפות נוירומוסקולרית6.
הצטברות העייפות לא רק מגבילה את סבילות האימון, אלא גם קשורה קשר הדוק לסיכון מוגבר לנפילה7. מחקרים קודמים הראו כי עייפות שרירי הגפיים התחתונות משביעה על יציבות ההליכה ומפחיתה את מרווח האצבעות המינימלי, ובכך מעלה משמעותית את הסיכוי למעוד וליפול 7,8. לכן, פיתוח טכנולוגיות סיוע המסוגלות לעכב את הופעת העייפות הוא בעל חשיבות רבה להבטחת בטיחות המבוגרים במהלך פעילויות חוץ.
רובוטיקה שלד חיצוני לבישה מציעה דרך פוטנציאלית להתמודדעם בעיה זו. בעוד שלדים חיצוניים קשיחים מצטיינים במתן מומנט גבוה, המסה הגדולה שלהם לעיתים מגבילה את דרגות החופש הקינמטיות הטבעיות של הגוף. זה עלול לגרום ל"עונש פיזיולוגי" שבו העלות הפיזיולוגית שמוסיפה על ידי הרכבה מפוצצת או אף עולה על התועלת הנפיקה מהסיוע10,11. מחקר של בראונינג ואח' אישר כי הוספת 1 ק"ג לגפיים התחתונות הדיסטליות מעלה משמעותית את העלות הפיזיולוגית, עול בלתי מזניח עבור מבוגרים עם יכולת פיזית מוגבלת10. כדי להתגבר על מגבלה זו, הופיעו "חליפות אקסוס רכות" המבוססות על טקסטיל גמיש והעברת כבלים של בודן, שנועדו למזער הפרעות להליכה טבעית על ידי שיפור הציות בין אדם למכונה12.
למרות שמחקרים שהשתתפו בקבוצות צעירות ובריאות אישרו שסיוע בירך יכול להפחית את העלות הפיזיולוגית של הליכה רמה13, מחקרים המיועדים למבוגרים במצב של ביקוש פיזיולוגי גבוה של הליכה משופעת עדיין נדירים יחסית. בהינתן התלות הגוברת בעבודה על ירך במהלך הליכה בעלייה אצל מבוגריםבגיל 4,14, מחקר זה מניח כי שלד חיצוני קל משקל של ירך רכה, על ידי מתן מומנט עזר מדויק לכיפוף הירך, יכול להתגבר ביעילות על העומס הפיזיולוגי של המסה שלו, ובכך להפחית משמעותית את מדד העלות הפיזיולוגית (PCI) ואת העייפות הסובייקטיבית (RPE) של מבוגרים במהלך משימת הליכה בשיפוע של 15%. כדי לבדוק השערה זו, מחקר זה עוקב אחר עיצוב חצי-קראובר אקראי בתוך הנבדק. הכנת הנבדק הראשונית והתאמת המכשיר מתבצעות על ידי צוות לא עיוור, בעוד שהערכת ההליכה הרשמית מפוקחת על ידי מעריך עיוור.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה למחקר קליני של בית החולים הראשון המסונף, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ג'יאנג (אישור מס' 2024-Research-022). כל ההליכים הניסיוניים בוצעו בהתאם לעקרונות הצהרת הלסינקי.
גיוס וסינון נבדקים
למחקר זה, גויסו 20 מבוגרים בריאים (בגילאי 60–75) מבית החולים המשויך הראשון, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ג'יאנג,15. הנבדקים נבדקו לפי קריטריוני ההכללה הבאים: גיל 60–75; יכולת ללכת באופן עצמאי ללא מכשירי עזר; יכולת ללכת ברציפות על הליכון במשך ≥15 דקות; וציון MMSE ≥24. נבדקים עם יתר לחץ דם לא מבוקר (לחץ דם במנוחה ≥160/100 מ"מ כספית); אנגינה לא יציבה, הפרעת קצב חמורה, או אוטם שריר הלב בתוך 6 חודשים; שבץ, מחלת פרקינסון, סחרחורת חמורה, או נוירופתיה פריפרית; שבר בגפה התחתונה או ניתוח אורתופדי בתוך 12 חודשים; אוסטיאוארתריטיס קשה או דלקת מפרקים שגרונית; פצעים פתוחים, כיבים, דרמטיטיס, ורידים דליים חמורים או אלרגיות לרצועות באזורים במגע עם שלד חיצוני; BMI >30 ק"ג/מ'2; או שממדי גוף מחוץ לטווח המכשיר לא הוחרגו. התקבלה הסכמה מדעת בכתב, ונרשמו מדדים אנתרופומטריים בסיסיים, כולל גובה, משקל ודופק במנוחה.
סידור ניסיוני
ההליכון הוגדר ל-3.5 קמ"ש ועלייה של 15%. רצועת בטיחות מגנטית חוברה מחגורת המשתתף למתג העצירה האוטומטי של ההליכון, וחוקר מפקח שמר על גישה רציפה לעצירת החירום הידנית. מכשיר השלד החיצוני הוכן לפני הבדיקות. רמת הטעינה של הסוללה אושרה כ->90%. יחידות ההנעה נבדקו ידנית כדי לוודא היעדר שזירה בכבלים, חיבור מכני או חיכוך מופרז במנגנוני ההעברה. השלד החיצוני סיפק מצבי סיוע מותאמים לשטח (טיפוס, ירידה, שטוח) עם 5 רמות עוצמה (עד 18 ננומטר). מצב טיפוס כלל אלגוריתם למידת הליכה ומנגנון מופעל בזווית (טווח 0–90°) לסנכרון מומנט כיפוף הירך עם שלב ההליכה של הלובש. עוצמת הסיוע, בעיקר ברמות 3 או 4, הותאמה אישית בהתבסס על סבילות סובייקטיבית במהלך ההסתגלות. הנבדקים הותקנו במד דופק לצורך הקלטת נתונים רציפה. סולם הבורג RPE (6–20) וסולם הכאב של VAS (0–10) הודפסו על נייר A4 והוצבו בקו הראייה הברור של המשתתף כדי להבטיח נגישות מיידית במהלך הבדיקות.
הנחת והתאמת המכשיר (שלב ללא עיוורון)
גודל התקן מתאים נבחר לפי גובה המשתתף (גודל L לגובה >165 ס"מ; מידה M לגובה ≤165 ס"מ). הנבדקים קיבלו סיוע בלבישת רצועות הכתפיים, וגובה המודול האחורי הותאם כך שיישר קואקסיאלית של יחידות מנוע הירך הלטרליות עם הטרוכנטר הגדול. אבזם המותן המגנטי הוחזק, ורצועות ההתאמה הצדדיות הוחקו מעל הרכס האיליאקי כדי לעגן את המכשיר היטב לאגן ולמנוע החלקה במהלך ההפעלה. חיבורי הרגליים הובטחו. קורות הירך היו מיושרות בגובה של כ-5–10 ס"מ מעל הפיקה. הווים הוחברו, והחוגה של בואה סובבה בכיוון השעון כדי להדק את רצועות הירך. מתיחות הרצועה נבדקה על ידי שמירה על מרווח של כ-1.0–1.5 ס"מ בין הרצועה לעור כאשר היא נמשכת בניצב לעור. הנבדקים ביצעו סקוואטים והרמות רגליים גבוהות כדי לוודא היעדר הפרעות מכניות או מתח כבל מופרז (איור 1). נערך סשן עיבוד של 15 דקותו-16 . הנבדקים הלכו ללא המכשיר על ההליכון במהירות של 3.5 קמ"ש ובשיפוע של 15% במשך 5 דקות. הנבדקים הלכו עם השלד החיצוני הלא מופעל (EXO_OFF) במשך 5 דקות. הנבדקים הלכו עם השלד החיצוני המופעל (EXO_ON) במשך 5 דקות, בעוד שעוצמת הסיוע עלתה בהדרגה מרמה 1 לרמת הנוחות של הנבדק (רמה 3 או 4). הנבדקים נחו בישיבה למשך 20 דקות לפני המשפטים הרשמיים. תקופת המנוחה של 20 דקות הבטיחה שקצב הלב והמאמץ הנתפס יחזרו לרמות הבסיס17.
התערבות ועיוורון
סדר שלושת התנאים הניסיוניים הופעל באקראי באמצעות רצף שנוצר על ידי מחשב כדי למזער את השפעות הלמידה והעייפות. במצב NO_EXO, הנבדקים הלכו בבגדי ספורט סטנדרטיים ללא שלד חיצוני. במצב EXO_ON, המכשיר הופעל במצב טיפוס עם עוצמת סיוע מוגדרת לרמה 3 או 4. רמת הסיוע המדויקת נקבעה על ידי אימות קצב הליכה יציב ללא חוסר יציבות יציבה נראית לעין, תנועות פיצוי או התנגדות מדווחת למומנט המכשיר. כל מדדי ה-LED (נורות החשמל והמצב) כוסו בסרט חשמלי שחור בתנאי EXO_ON ו-EXO_OFF כדי לשמור על עיוורון ויזואלי. בין הניסויים ניתנה תקופת מנוחה של 40 דקות בישיבה כדי לאפשר לרמות הדופק והעייפות לחזור למצב הבסיסי.
משימת הליכה מדומה בעלייה (הערכה עיוורת)
הנבדקים הלכו על ההליכון במשך 15 דקות ועודדו לשמור על הליכה טבעית מבלי להחזיק במעקות אלא אם כן נדרש למען בטיחות. קצב הלב (דופק) נרשם ברצף. 180 נקודות נתוני דופק שנאספו בין מינימום 12:00–15:00 בקצב דגימה של 1 הרץ נמדדו בממוצע לחישוב קצב הלב במצב יציב. קצב הלב הגבוה ביותר שנרשם במהלך המשימה הוגדר כ-HR_Peak. במינימום 14, הנבדקים דיווחו על רמת המאמץ שלהם באמצעות סולם בורג RPE. מיד לאחר סיום המשימה (בתוך דקה), נעשה שימוש בסולם VAS להערכת שלמות העור וכאבי מפרקים. אזורי מגע העור נבדקו לעין לאיתור אדמומיות, שלפוחיות או סימוני לחץ. כאבי מפרקים נרשמו באמצעות סולם VAS של 0–10 ס"מ, כאשר 0 סימן חוסר כאב, ו-10 סימן את הכאב החמור ביותר שניתן לעלות על הדעת. ציונים ≥4 נחשבו לאי נוחות קלינית משמעותית שדרש הערכה נוספת. מדד העלות הפיזיולוגית (PCI) חושב באמצעות הנוסחה שהותאמה ממקגרגור18: PCI = (קצב לב בהליכה − קצב לב במנוחה) / מהירות הליכה, המובעת בפעימות לדקה לכל קילומטר לשעה (פעימות/דקה/קמ"ש).
ניתוח סטטיסטי
משתני התוצאה הושוו בין מצבים שונים באמצעות ANOVA, כאשר גודל ההשפעה דווח כ-ETA בריבוע חלקי (η2p). השוואות זוגיות לאחר הוק השתמשו במבחני t זוגיים מתוקנים ב-Bonferroni, ו-dz של כהן עם רווח רווח של 95% חושבו (טבלה משלימה 1). סדר המצב היה מאוזן, עם תקופות מנוחה בין הניסויים כדי למזער את השפעות ההעברה. המשמעות נקבעה על עמוד < 0.05.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאפייני הנושא
בסך הכל 20 מבוגרים בריאים (10 גברים, 10 נשים) השלימו את המחקר. לנבדקים היה גיל ממוצע של 63.45 ± 3.70 שנים, גובה 1.65 ± 0.07 מטר, משקל 60.51 ± 6.59 ק"ג, ומדד מסת גוף (BMI) של 22.13 ± 1.58 ק"ג/מ' (טבלה 1). כל הנבדקים השלימו בהצלחה את שלושת תנאי ההליכה (NO_EXO, EXO_ON, EXO_OFF) ללא תופעות לוואי מדווחות.
מדד עלות פיזיולוגי
ANOVA במדי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה העריך את השפעת שלד חיצוני קל משקל ורך של הירך על מדדים פיזיולוגיים ופסיכולוגיים אצל מבוגרים במהלך הליכה מדומה במעלה הגבעה, באמצעות עיצוב אקראי ומשולב. התוצאות מראות כי, בהשוואה למצב הבסיסי (NO_EXO) ולמצב השחיקה הפסיבי (EXO_OFF), מצב הסיוע הפעיל (EXO_ON) הפחית משמעותית את דירוג העייפות הסובייקטיבי (RPE). ממצא זה תומך בהשערה שלנו שסיוע ממוקד במפרק הירך יכול להפחית ביעילות לחץ פיזיולוגי אצל מבוגרים במהלך משימות הליכה עמוסות.
הליבה של תרגום קליני למערכות ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
אנו מודים למתנדבים על השתתפותם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Borg RPE Scale | N/A | 6-20 Scale | סולם סטנדרטי להערכת דירוג המאמץ הנתפס. |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Version 9.0 | משמש להדמיית נתונים ויצירת תרשימי תיבות. |
| Medical Weight/Height Scale | Meilen | M-C-MSG100 | משמש למדידות מאפיינים פיזיים בסיסיים (BMI). |
| Soft Hip Exoskeleton (GOGO-H) | Hangzhou RoboCT Technology Development Co., Ltd | 100189510835 | חליפת רובוט רכה וקלה (2.3 ק"ג) המספקת עזרה בכיפוף הירך. |
| SPSS Statistics Software | IBM | Version 26.0 | משמש לניתוח סטטיסטי. |
| Standard Motorized Treadmill | YPOO | M5max | משמש להליכה מדומה במעלה הגבעה בשיפוע של 15% ובמהירות של 3.5 קמ"ש. |
| Visual Analog Scale (VAS) | N/A | קו בגודל 10 ס"מ | משמש להערכה סובייקטיבית של כאב ואי נוחות בגפיים התחתונות. |
| Wearable smart band | Xiaomi Communications Co., Ltd. | 6932554419790 | רצועת חכמה לבישה המשמשת למעקב אחר קצב הלב ורמת החמצן בדם בזמן אמת. |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה