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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
麻痺のある人が動力付き外骨格を使用して歩行できるように訓練することは、困難を伴うかもしれません。目標は、候補者の選択基準と、参加者のスキルレベルが向上するにつれて進歩できる外骨格介在歩行およびその他の可動スキルのトレーニング手順を提示することです。
電動外骨格は、脊髄損傷(SCI)による麻痺を持つ人々が上肢の機能を無傷で、前腕の松葉杖を使用して直立したバランスを保つことができる人の地上歩行に利用可能になりました。外骨格で歩行するには、立ったまま、座ったまま、一歩ごとに適切な体重移動を行いながらバランスを維持する能力を身につける必要があります。これは、下肢の感覚と固有受容感覚に障害のある人にとっては困難な作業になる可能性があります。この原稿では、ニューヨーク州ブロンクスのJames J. Peters VA Medical Centerで開発されたスクリーニング基準と、施設、家庭、またはコミュニティ環境でこれらのデバイスを使用するために必要なスキルをユーザーに教えるためのトレーニングプログラムについて説明しています。 トレーニングを開始する前に、潜在的なユーザーは、股関節、膝関節、足首関節の適切な可動域についてスクリーニングされます。 SCIの人は、負担や外傷が最小限であっても、下肢の骨折を負うリスクが高いため、骨折のリスクを減らすために骨密度評価が行われます。また、スクリーニングの一環として、追加の健康関連の禁忌を特定するために身体検査が行われます。
その人がすべてのスクリーニング要件を成功裏に通過すると、彼らはトレーニングプログラムを開始する許可を得ます。 デバイスは、ユーザーに合わせて適切に調整されています。 一連の静的および動的バランスタスクは、歩行を学習する前にユーザーによって教えられ、実行されます。その人は、屋内レベルの表面から、凹凸のある表面や変化する表面の屋外まで、さまざまな環境で歩行するように教えられます。エクソスケルトンで家庭用の候補となるのに十分なスキルを習得したら、ユーザーは次に、自分と一緒にトレーニングするコンパニオンウォーカーを指定する必要があります。 ペアは一緒になって、自宅/コミュニティ環境で外骨格を使用することを許可するために、さまざまな高度なタスクを実行する能力を示さなければなりません。
脊髄損傷(SCI)を持つ多くの人が立って支援デバイスまたは物理的な援助の使用の有無にかかわらず歩き回ることができません。何世紀もの間、重度のSCIとのそれらのための唯一の移動オプションは、車椅子1となっています。過去数十年の間に、SCIのある人は、このような歩行装具(RGO)2-7往復の様々などの受動矯正装置を使用して、移動性を補完するためのオプションを持っていました。これらのデバイスは、しかし、これらのデバイスを使用して歩行するためにユーザによって必要とされる物理的な努力に広く使用されるようになっていません。 RGOsはまた、階段を登る立って、ダウン3,7座ってする能力に限界があります。努力が運動に電力を供給し、肢の前方揺動を容易にするために役立つ機能的電気刺激(FES)を組み込むことによって、これらのデバイスの効率を向上させるために行われています。しかし、これらの努力は、コンセプトやプロトタイプ8-12を越えて進行していません。1970年代には、モータは、股関節と膝関節の動きに電力を供給するために装具を配合し、SCIを持つ人はステップ13を取ることができるようにすることに成功したしました。しかし、時間の不適切なバッテリーとコンピュータ技術は、デバイスの範囲を限定し、さらに開発が10,13放棄されました。
最近の技術の進歩により、いくつかのパワードスーツは地上を歩き回るために様々な病理を持つ人々を可能にするために開発されてきました。これらのパワードスーツデバイスは、ストローク14,15、完全および不完全SCI 16-24を持つ人、およびそれらの下肢25-27の縮小制御を引き起こす障害を持つ他の人と人では研究されてきました。デバイスは異なりますが、それぞれが安全性能のために、ユーザによるトレーニングと練習が必要です。参照デバイスのうちの3つは歩き回るとバランスを維持するために松葉杖の使用を必要とします。第1は、BALANCを維持しますためのサポートの基盤を拡大し、重心20の中心を下げ、その大踏み板と質量のeと安定性。デバイスの設計の違いによる所望の動作を制御する仕組みと方法といくつかのバリエーションが存在するにもかかわらず、同じ原理を利用crutching必要とする3つのデバイス。
研修プログラムは、生物医学エンジニア、生理学、理学療法医、運動生理学、神経科医や理学療法士からなる研究者のグループによってジェームズJ.ピーターズVAメディカルセンター(JJPVAMC)、ブロンクス、ニューヨーク州で開発されました。研修プログラムは、1つの特定のパワードスーツで開発された、以前に17,18を説明したが、それはバランスを維持するために松葉杖のセットを必要とする他のパワードスーツに適用されるスキルのセットが組み込まれています。すべての潜在的な参加を前に、プログレッシブ研修プログラムに参加しにスクリーニングしました。の重要性SCIをもつ人におけるスクリーニングは、これらのデバイスの安全な使用を阻害することができる禁忌医学的合併症がないことを保証することです。懸念の1つの領域は、低骨ミネラル密度(BMD)です。 SCIのある人は、自分たちの生活30の全体にわたって継続することができる傷害28,29直後の劇的な骨損失を被ります。 BMDの損失は、長骨骨折の高い危険性をもたらします。現在、完全なモーターSCIとのそれらのための骨の損失を軽減するための有効な治療法はありません。また、SCIを持つ人のための確立された骨折閾値は存在しませんが、努力は臨床判断と骨折の歴史とともにガイド31-33として使用することができる基準を識別するために行われてきました。他の一般的な禁忌は、このような運動(ROM)34と、褥瘡35の限られた範囲として、扱われ、解決することができます。別のパワードスーツのそれぞれは、チャンディであることが、このようなROM基準として適格性の条件の異なるものを、必要な場合があります17-19,21,22,36に記載されているほとんどがデバイスを使用する日付。
いったん人は進むことができ、ユーザやトレーニングにデバイスを嵌め、審査基準のすべてを正常に通過しました。貧しいフィッティングが打撲および/ または皮膚擦過傷16につながる可能性があるため、装置の適切なフィッティングは、外骨格と下肢の不適切な接触を避けることが重要です。ユーザーが制限されているか、四肢の感覚と自己受容低くないことがあり、足からの感覚と触覚フィードバックの欠如は、デバイスをマスターするユーザの能力を遅くする、バランスの彼らの中心の意識の全体的な不足に貢献することができます。バランスの中心の意識の欠如はまた、上軸受重量の過剰使用で、その結果、適切な体重前方の程度を測るには、このような困難のようにシフトし、歩行サイクルの間に必要な横ずれや不適切時限重量シフトと課題につながる可能性がありインクルード腕とのバランス維持のための松葉杖。バランスと体重移動を立っての基本メカニズムが取得されると、ユーザはデバイスの中を歩くことが教示されています。複数のセッションは、ウォーキングや他のモビリティのスキルを向上させるために必要とされています。当初は、医療センター内に平らで滑らかな表面がトレーニングに使用されています。しかし、改善されたスキルレベルで、ユーザは、カーペット、アスファルト、コンクリート、草、及び傾斜度の異なる凹凸形状表面のような別の歩行面を導入することによって増分がより困難なタスクでチャレンジされます。
この原稿の目的は、使用のためのスクリーニング基準、適切なフィッティングとトレーニング手順地上の歩行用パワードスーツを報告することです。このプログラムは、他の人16-18によって記述され、具体的には一つのデバイス用に開発されたが、それは外骨格アシストに参加SCIとスタッフのトレーナーや人のために共通している側面と課題に対応しましたedは別のパワードスーツを使用することができるプログラムを歩きます。このプロトコルの特定の態様はJJPVAMCで使用されるデバイスに固有のものです。また、研修プログラムの構成要素のいくつかは、デバイスコンポーネントの向き、適切なフィットと基本的なスタンディングのための基本的なガイドラインと座っスキル命令を含む製造者によって開発されました。 JJPVAMCの研究者は、ユーザが立っされた後に実行されたすべての研修活動を開発しました。これらは立っての強化と座っトレーニング命令、バランスのスキルを立って、屋内の歩行進行スキル、屋外歩行の進行のスキル、およびその他のモビリティタスク、到達停止、回転させるための、およびドア/しきい値ナビゲーションの様々な種類があります。
注:「対麻痺者のためのReWalk外骨格ウォーキングシステム「ClinicalTrials.gov識別子NCT01454570に登録:この原稿の中に記載の訓練プロトコルが権利を有するパイロット・プロジェクトで開発されました。トレーニングプログラムを開発することが、このパイロットプロジェクトの目的ではありませんでした。トレーニングプログラムは、この研究を行う過程で発展しました。研究プロトコルおよびインフォームドコンセントのフォームを見直し、JJPVAMCの治験審査委員会(IRB)により承認されました。研究全体と手順は、各研究参加者に説明しました。潜在的な参加者は質問をする機会を与えられ、同意する前に、必要な時間を取ることを奨励されました。
1.参加者募集
2.フィッティング
注:フィッティングの手順は、デバイスの製造者によって開発されました。デバイスに人をフィッティングの方法論はまた、異なる外骨格の間で変化します。臨床医は、特定の製造者の手順のそれぞれを参照してください。
3.着用
注:着用手順は、デバイスの製造者によって開発されました。パワードスーツに人を着用する方法論は、異なるデバイス間で変化することができ、臨床医は、製造者の手順を参照してください。
4.立ち
ENT ">注:スタンドアップをするための手順は、デバイスの製造者によって開発された、異なる外骨格の間で変化してもよい臨床医は、製造者の手順を参照してください。5.立ちバランス
注:スタンディングバランス手順はJJPVAMCの研究者によって開発されました。使用されるが、手順のほとんどは他のパワードスーツに変換するデバイスに固有のもので、いくつかの手順があるかもしれません。
注:歩行手順はJJPVAMC、デバイスの製造のスタッフによって開発された手順の混合物です。パワードスーツや装置に使用されるデュアル松葉杖パターンに作り付けの歩行のメカニズムは、製造者によって開発されました。しかし、適切に歩行を実行するための方法を参加者を教えるのアプローチは、支援や援助のレベルを記録するために使用されるアウトカム指標を提供するメカニズムはJPVAMCの研究者の努力でした。 、いくつかの手順が使用さパワードスーツに固有のものですが、手順のほとんどは、バランスを維持するために松葉杖を使用する他のパワードスーツに翻訳可能です。
モビリティトレーニングの7プログレッシブ目標
注:モビリティトレーニングの目標はJJPVAMCで開発・製造して、ホーム環境内のパワードスーツを使用する能力を評価するための基準内に組み込まれました。
ウォーキングの8.アセスメント
注:使用する歩行評価は他の人によって確立された標準的な臨床試験です。
9お座り
注:座るための手順は、デバイスの製造者によって開発された、異なる外骨格の間で異なる場合があります。臨床医は、製造者の手順を参照してください。
10. DoffiNG
注:玉揚げ手順は、デバイスの製造者によって開発されました。パワードスーツを玉揚げの方法論は、異なるデバイス間で異なる場合があります。臨床医は、製造者の手順を参照してください。
以下の測定は、訓練を通じて得られます。利き二つと片手松葉杖バランスのスキルは、各「できる」またはバランス( 図2)を維持する」ことができない」として、1分間に評価されています。時間と距離のためのウォーキング評価は6MWT、10MWTとTUGを使用して、トレーニングセッションを通して得られます。外骨格支援一般的に遭遇する面を上に歩いては( 図3と図 4)と屋外( 図5-6)屋内でテストされています。このような( 図10)をキャビネットに( 図9)の扉( 図7および8)、オーバー到達頭をナビゲートし、公園のベンチに外に座っているような他のモビリティのスキルを実行するために実行する」ことができる」か「できない」として評価されます。
10 SEで10MWT時の平均歩行速度最初の60セッションのためssion間隔は( 図11)が描かれています。このグラフは、参加者がパワードスーツを使用する初期の能力を変化させ、ユーザーの間で改善の速度を変化させている示しています。最良適合線の傾きの平均値±標準偏差は0.0048±0.004メートル/秒であり、値は0.015メートル/秒0.00026の範囲でした。これは、各参加者が変動金利で改善されたものの、彼らはより速く、各セッション0.0048メートル/秒の平均を歩いたことを示しています。ベストフィット切片の平均値±標準偏差は0.16±1.8メートル/秒の値が-0.026から0.50メートル/秒の範囲であったです。これは、平均的な参加者に0.16メートル/秒の平均初期速度を持っていることを示しています。一部の参加者はほとんど歩行能力などを有していないとのトレーニングの初期段階で非常に優れた能力を持っています。
トレーナーの支援は、パフォーマンスに影響を与えます。 assistanの高いレベルを必要とする人CEは、システム18を使用して、より堪能し、独立している人よりも遅く歩きます。 3歩行テスト測定、類似しているが、異なる習熟度情報を提供します。 10MWTは、ユーザがデバイスに歩き回ることができること速度(メートル/秒)のための最善の努力の指標を提供します。メートル/秒で高速に変換6MWT距離は、平均歩行速度を提供し、外骨格の中を歩いての一貫性の指標です。ユーザが誤って歩行を停止したときにタイマーが継続しているので、ベストエフォート10MWTに近い6MWTからの速度は人が一貫歩行と少ないが停止していたことを示しています。 TUGは、連続した組合せで実行する多くの技術を必要とします。 TUGは、立って歩いて、回転、停止、およびパワードスーツで座っ組み込む人の全体的な能力の尺度です。 6MWT、10MWTとTUG測定の概要は、ヤンによって以前に記載されている1 8参加者の患者の人口統計情報と共に表1に示します。

図1. 両手松葉杖バランス。この図は、まだ立って、両松葉杖でバランスをとる人を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2.片手松葉杖バランス。この図は、まだ立って、わずか1松葉杖でバランスをとる人を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。


カーペットの上 図4. 歩く。この図は、カーペット敷きの表面に屋内で歩いている人を示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図5。 NG> 草の上に屋外で歩く。この図は、草の上に屋外で歩いている人を示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

斜面の上を歩く 図6.。この図は、縁石カットアウトダウン屋外で歩いている人を示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

エレベーターをナビゲート 7.図 。この図は、このようなエレベータドアとして設定時限ドアの外に歩いている人を示しています。jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig7large.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図8は、 回転ドアの外にウォーキング。この図は、回転ドアの外に歩いている人を示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図9. オーバーヘッドキャビネットとカウンターに達する。この図は、オーバーヘッドキャビネットの外にアイテムを取る人を示しています。 このfiguの拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。再。

公園のベンチに外に座って、図10。この図は、公園のベンチに外に座っている人を示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図11 は、10 セッション10MWT速度を平均した。データは、10セッションの間隔で平均訓練の最初の60セッションのため10MWT速度を示しています。 x軸は、セッションを説明し、Y軸は、参加者のトレーニングセッション中に得られた10MWT結果から算出した平均速度(メートル/秒)を記載しています。線形最良適合線は、各参加者の結果の上に重ねました。= "https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig11large.jpg"ターゲット= "_空白">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
| 人口統計学の特徴 | ウォークテスト(WT)と援助のレベル(LOA) | |||||||||||||
| SID | 年齢 (Y) | ハイチ (cm) | 重量 (kg) | 性別 | DOI (Y) | LOI | AIS | 10メートルWT | 6分間WT | TUG | >(LOA) | 的に評価 メントセッション | ||
| (秒) | (メートル/秒) | (M) | (メートル/秒) | (秒) | ||||||||||
| 1 | 34 | 173 | 66.7 | 男性 | 9 | T4 | B | 39 | 0.26 | 90 | 0.25 | 83 | ミン | 89 |
| 2 | 48 | 168 | 68 | 男性 | 4 | T10 | A | 62 | 0.16 | 51 | 0.14 | NP | ミン | 18 |
| 3 | 44 | 183 | 77.1 | 男性 | 4.5 | T4 | A | 20 | <TD> 0.50209 | 0.58 | 56 | MI | 63 | |
| 4 | 58 | 160 | 64.4 | 女性 | 1.5 | C8 / T8 | 蟻) | 24 | 0.42 | 139 | 0.39 | 59 | MI | 43 |
| 5 | 61 | 175 | 72.6 | 男性 | 14 | T11 | A | 23 | 0.44 | 137 | 0.38 | 66 | MI | 37 |
| 6 | 24 | 185 | 74.8 | 男性 | 5 | T5 | A | 56 | 0.18 | 60 | 0.17 | NP | ミン | 12 |
| 7 | 40 | 183 | 88.5 | 男性1.5 | T1 | B | 61 | 0.16 | 51 | 0.14 | 70 | S | 102 | |
| 8 | 56 | 175 | 83.9 | 男性 | 3 | T9 | A | 22 | 0.46 | 151 | 0.42 | 116 | S | 51 |
| 9 | 50 | 183 | 99.8 | 男性 | 11 | T7 | A | 17 | 0.59 | 208 | 0.58 | 56 | MI | 56 |
| 10 | 37 | 170 | 65.8 | 男性 | 6 | T2 | A | 22 | 0.46 | 150 | 0.42 | 63 | ミン | 59 |
| 11 | 64 | 173 | 72.8 | 男性 | 3 | T2 | A | 78 | 0.13 | 46 | 0.13 | NP | モッズ | 28 |
| 12 | 37 | 152 | 65.8 | 女性 | 19 | C8 | C(NT) | 14 | 0.71 | 256 | 0.71 | 42 | MI | 39 |
参加者とウォークテスト結果の表1特性 SID =対象の識別番号。 Y =年。 CM =センチメートル;キロ=キロ。 DOI =傷害の期間; LOI =損傷レベル。 AIS =アメリカ脊髄損傷協会減損スケール。 LOA =援助のレベル。 s =秒;メートル=メートル; NP =-行われないと、NT =非外傷性SCI。 LOAは、次のいずれかのようにFIMから適応されました:適度な援助(モッズ) - 参加者は、タスクの74%に50%を実行します。最低限の支援(最小) - ユーザーがタスクの75%以上を実行します。監督(S) - トレーナーは参加者に触れますが、必要に応じてバランスや指導のためのサポートを提供するには到達するのに十分に近いされていません。そして、変更された独立性(MI) - トレーナーは、どのような援助を提供しないと、デバイスで歩きながら参加者は完全に独立しています。再印刷許可を得て、ヤンA、Asselin P、Knezevic S、コルンフェルトS、脊髄損傷者におけるパワードスーツで援助の院内歩行速度とレベルのSpungen A.アセスメントから。トップ脊髄注射剤Rehabil。 2015; 21(2):100〜109。著作権(C)2015トーマスランド出版社
著者らは開示するものは何もない。
麻痺のある人が動力付き外骨格を使用して歩行できるように訓練することは、困難を伴うかもしれません。目標は、候補者の選択基準と、参加者のスキルレベルが向上するにつれて進歩できる外骨格介在歩行およびその他の可動スキルのトレーニング手順を提示することです。
デニス・ドイル・グリーンからの支援は、トレーニングプログラム中に非常に貴重であり、私たちは彼に感謝しています。また、ジェームズJ.ピーターズVAメディカルセンターのリハビリテーションおよび脊髄損傷サービスの理学療法士のアドバイスと相談に感謝します。
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