뇌졸중 생존자의 이중 작업 능력에 대한 외골격 보조, 체중 지원 트레드밀 훈련과 게임 기반 가상 현실을 결합하는 효과에 대한 효과는 아직 연구되지 않았습니다. 따라서 이 재활 프로그램은 뇌졸중 회복 중 보행 능력을 향상시키는 데 있어 이 조합의 잠재적인 기능과 이점을 조사하는 것을 목표로 합니다.
방법 논문
뇌졸중 생존자의 이중 작업 능력에 대한 외골격 보조, 체중 지원 트레드밀 훈련과 게임 기반 가상 현실을 결합하는 효과에 대한 효과는 아직 연구되지 않았습니다. 따라서 이 재활 프로그램은 뇌졸중 회복 중 보행 능력을 향상시키는 데 있어 이 조합의 잠재적인 기능과 이점을 조사하는 것을 목표로 합니다.
뇌졸중은 환자의 이동성과 독립성에 큰 영향을 미치는 뇌혈관 질환입니다. 보행 패턴을 회복하는 것은 뇌졸중 재활의 중요한 목표이며, 기술 기반 치료법은 유망한 결과를 보여주었습니다. 하지 외골격 요법, 체중 지원 러닝머신 훈련(BWSTT) 및 게임 기반 가상 현실(VR) 훈련은 뇌졸중 환자의 근력, 균형 및 보행 능력을 향상시키는 혁신적인 접근 방식입니다. 이러한 치료법을 포괄적인 재활 프로그램에 통합하면 뇌졸중 생존자의 운동 회복 및 기능적 결과를 향상시킬 수 있습니다. 이 연구는 뇌졸중 회복 중 이중 작업 기능을 향상시키는 데 있어 외골격 보조 BWSTT와 게임 기반 VR을 결합할 때의 잠재적 이점을 조사합니다. Berg Balance Scale(BBS)은 훈련 후 유의한 개선을 보였지만(p =0.03), Timed Up-and-Go Test(TUG, p =0.15) 및 Functional Independence Measure(FIM, p =0.38)에서는 통계적 차이가 관찰되지 않았습니다. 요약하면, 이 치료법은 환자의 균형을 개선했습니다. 뇌졸중 후 급성기 동안 이 재활 프로토콜에서 첨단 기술 장치를 사용하는 것은 유망하며 무작위 대조 시험을 통한 추가 조사가 필요합니다.
2020년 중국 본토의 뇌졸중 발병률은 다음과 같다: 유병률은 2.6%, 연간 100,000명당 505.2명의 발생률, 연간 1,00,000명당 343.4명의 사망률1. 이 쇠약해지는 상태는 환자의 70%-80%에서 기능 장애, 운동 장애 및 의존성을 유발합니다2. 걷기는 인간의 움직임에 필수적인 요소이기 때문에 독립적인 이동, 생리적 웰빙 및 전반적인 신체 활동에 중요한 역할을 합니다3. 따라서 뇌졸중 환자의 보행 패턴을 회복하는 것은 더 큰 독립성을 보장하기 때문에 재활의 중요한 목표입니다. 전통적인 방법은 뇌졸중 후 보행 능력을 촉진했지만, 기술 기반 치료는 최근 몇 년 동안 뇌졸중 회복에 상당한 진전을 이루어 보다 집중적인 훈련 모델을 만들었습니다2. 또한, 뇌졸중 재활의 기술 발전은 뇌졸중 생존자의 회복에 더욱 동기를 부여하고 촉진할 수 있습니다.
하지 외골격(EXO) 요법은 하지 운동 장애로 인해 걸을 수 없는 환자를 돕기 위한 유망하고 혁신적인 접근법이다3. 이 요법은 고용량 및 고강도 훈련 프로그램을 제공하여 보다 안전한 방식으로 조기 거동을 가능하게 합니다. 최근 연구에 따르면 뇌졸중 환자에게 이 요법을 사용하면 근력, 균형 감각, 보행 능력 향상 등 잠재적인 효과가 있는 것으로 나타났습니다4. 척수 손상 환자를 비교한 다른 연구에서는 외골격 운동 훈련과 활동 기반 훈련 모두 심혈관 지수를 유의하게 개선하며, 외골격 운동 훈련은 기립성 스트레스에 대한 심장 반응을 강화하고 기립 심박수를 감소시키는 데 더 큰 효과를 보인다5.
이 연구에 사용된 로봇 보조 보행 훈련 시스템은 환자의 보행 재활을 돕기 위해 설계되었습니다. 고관절과 무릎 관절에 컴퓨터 엔진이 장착된 이 로봇 외골격 장치를 통해 환자는 프로그래밍된 다양한 보행 패턴에 따라 수동 또는 능동 보조 보행에 참여할 수 있습니다. 이 시스템에는 환자의 하지를 지지하는 동시에 보행 중에 통제된 도움과 저항을 제공하는 로봇 프레임워크가 포함되어 있습니다. 피드백 메커니즘이 시스템에 통합되어 환자의 움직임을 안내하고 임상의에게 실시간 데이터를 제공하여 운동 학습 프로세스를 향상시킵니다.
BWSTT(Body Weight-Supported Treadmill Training)는 환자의 체중을 부분적으로 지지하는 하네스와 움직임을 용이하게 하는 전동 트레드밀을 결합한 보조 보행 훈련 시스템입니다6. 이 연구에서 사용된 체중 지지 시스템은 슬링과 프레임의 조합을 사용합니다. 이 시스템은 환자의 체중 중 일부를 장치에 재분배하여 훈련 중 체중 부담을 효과적으로 줄여줍니다. 이 조절 가능한 체중 지원 시스템은 의존성 또는 비정상적인 보행 패턴을 가진 뇌졸중 환자가 더 높은 품질의 보행을 달성하도록 권장합니다. 환자는 편마비 쪽의 하지에 가해지는 체중 부하를 줄임으로써 영향을 받은 사지를 더 잘 자가 제어할 수 있습니다. 또한 하네스는 조기 및 집중 가동 중에 낙상을 예방할 수 있는 안전한 수단을 제공합니다. BWSTT는 뇌졸중 환자의 광범위한 기능적 보행 수준에 걸쳐 균형 기술, 보행 속도 및 보행 지구력을 촉진하는 데 놀라운 잠재력을 보여주었습니다7.
게임 기반 가상 현실(VR) 교육 시스템을 통해 뇌졸중 환자는 레크리에이션 컴퓨터 애플리케이션을 통해 사실적인 환경에서 물체 및 이벤트와 상호 작용할 수 있습니다 6,8. 본 연구에서 사용된 가상현실 시스템은 VR 헤드셋에 의존하지 않고, 외골격의 센서를 사용하여 환자의 움직임을 화면에 표시되는 가상 게임 환경으로 전송하고 대화형 가상 현실 시나리오를 시뮬레이션함으로써 기본적인 가상 현실 경험을 제공합니다. 보다 매력적이고 영감을 주는 이 교육 시스템은 뇌졸중 생존자들의 선호도와 순응도를 높여 시간이 많이 걸리는 회복 과정 전반에 걸쳐 기존 신체 훈련에 비해 더 큰 이점을 제공할 수 있습니다. 또한, 대리 중재로서의 VR 재활은 이중 과제 훈련을 제공함으로써 보행, 균형, 인지 능력 및 일상 생활 활동을 개선하는 데 유망한 결과를 보여주었습니다8. 이번 연구에서는 VR을 로봇 보조 운동 훈련의 보조 수단으로 사용할 때 만성 뇌졸중 환자의 균형과 보행을 모두 개선했으며, 뇌졸중9을 앓고 있는 보행 장애인의 기능적 향상을 촉진할 수 있는 잠재력을 강조했습니다. 또한 다른 연구에서는 로봇 보조 재활이 특히 VR과 통합될 때 만성 뇌졸중 환자의 인지 회복 및 심리적 웰빙을 향상시킬 수 있다고 밝혔습니다10.
위에서 언급한 치료 장치를 효과적으로 결합하여 각 환자의 필요에 맞는 고유한 재활 프로그램을 만들 수 있습니다. VR 지원 BWSTT는 조합으로 실현 가능하고 유망해 보입니다. 연구에 따르면 골반 기울기를 줄일 수 있으며, 특히 적당한 중재를 통해 기존 보행 훈련을 능가할 수 있으며, 조기 편마비 환자에게 도움이 될 수 있다고 한다11. 이에 비해 상지 재활과 대조적으로 하지 재활을 위한 VR 통합 외골격의 사용에 대한 연구는 최소한이었습니다12. Mirelman 등은 발목과 발 재활을 위해 외골격과 VR 및 비디오 게임을 결합하는 것의 효능을 입증했으며, 그 결과 보행 속도가 빨라지고, 발목 운동 제어력이 향상되며, 발굴 운동 조절이 빨라지고, 발굴 근육이 최고조에 달하며, 발목 동력 발전량이 증가한다고 밝혔다13.
외골격과 BWSTT 및 VR의 조합은 뇌졸중 재활에 대한 포괄적인 접근 방식을 제공합니다( 그림 1 참조). 이 통합 치료법은 외골격 보조 보행 훈련, 비몰입형 VR 기술, 러닝머신이 제공하는 조절 가능한 체중 지지대의 이점을 결합합니다. 이 접근법은 뇌졸중 환자의 운동 회복, 균형 및 전반적인 기능 결과를 향상시킬 수 있는 잠재력이 있습니다6. 이러한 기술을 활용하는 재활 프로토콜은 다양한 연구에서 탐구되었지만, 뇌졸중 생존자의 이중 작업 능력에 대한 외골격 보조 BWSTT와 게임 기반 VR을 결합하는 효과에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았습니다. 따라서 이 재활 프로그램은 뇌졸중 회복 중 보행 능력을 향상시키는 데 있어 이 조합의 잠재적인 기능과 이점을 조사하는 것을 목표로 합니다.
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이 연구는 북경연합의과대학병원(Peking Union Medical College Hospital)에서 뇌졸중 후 모집된 입원 환자에 대한 후향적 사례 시리즈였다. 이 재활 프로그램은 북경 연합 의과대학 병원의 기관 검토 위원회(Institutional Review Board)의 승인을 받았습니다. 참여 전에 모든 환자로부터 서면 동의서를 받았습니다. 이 연구에 사용된 장비 및 소프트웨어에 대한 자세한 내용은 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 참가자 모집
2. 측정
참고: 이러한 측정은 외골격을 적절하게 장착하고 맞춤화하여 최적의 지지를 제공하는 데 필수적입니다. 전체 프로세스는 동일한 범주의 다른 장치와 유사하지만 소프트웨어 작동, 제어 버튼 및 스트랩 고정과 같은 세부 사항은 특정 장비에 따라 다를 수 있습니다.
3. 체중 지지 시스템 착용
4. 외골격 착용
참고: 다음 단계를 따르면 외골격을 적절하게 착용할 수 있어 재활 또는 운동 중에 환자에게 필요한 지지와 안정성을 제공할 수 있습니다.
5. 외골격 작동
6. 게임 기반 VR 프로그램 열기
참고: 표 2 는 게임과 그 메커니즘에 대한 개요를 제공합니다. 각 게임은 효과적인 재활을 위해 환자의 개별 요구를 충족하도록 맞춤화된 특정 하지 운동을 목표로 설계되었습니다.
7. 외골격 제거
알림: 제거 과정 전반에 걸쳐 환자의 안전과 편안함을 보장하십시오.
8. 무게 지지 시스템 제거
9. 비상 사태
참고: 환자가 치료 중 1.3.1-1.3.6단계에 나열된 증상을 보이면 운동을 중단하고 즉시 의사의 도움을 받으십시오. 재활 전반에 걸쳐 증상과 변화에 대해 환자를 면밀히 모니터링합니다.
10. 평가 및 개입
11. 통계 분석
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4주간의 치료를 아무런 부작용 없이 완료한 후 환자의 경과 상황을 평가하고 그 결과를 표 3에 요약하였다. BBS 점수6 은 43.88± 3.80에서 48.38± 3.66으로 증가하여 긍정적인 반응을 나타냅니다. TUG는 21.88± 5.62에서 17.63 ± 5.42로 감소하고 FIM은 92.75± 12.80에서 98.75 ± 13.38로 증가하면서 TUG와 FIM 점수도 모두 개선된 것으로 나타났습니다.
데이터( 그림 3 참조)는 사전 평가 결과와 사후 평가 결과를 비교할 때 BBS 점수가 유의한 개선을 보였다(p = 0.03, p < 0.05). TUG(p=0.15) 및 FIM(p=0.38)에 대해 통계적으로 유의미한 차이는 관찰되지 않았지만 임상적으로 개선 추세가 관찰되었습니다(
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이 제안된 중재에서는 뇌졸중 관련 하지 장애가 있는 개인을 위한 이중 작업 훈련을 용이하게 하기 위해 체중 지원 시스템과 VR 기술로 보완된 외골격 요법을 통합하는 포괄적인 치료 접근 방식을 제시합니다. 트레드밀 훈련은 다른 중재와 결합할 때, 특히 지상 보행 훈련 전에 적용할 때 가장 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 훈련 효과를 극대화한다14. 운동 학습 원리에 기초한 로봇 보조 재활은 VR 피드백과 아바타 안내 운동을 활용하여 거울 시스템을 활성화하여 운동 학습을 향상시키고 세포 및 시냅스 수준에서 상당한 피질 및 피질 하 변화를 유도합니다15.
신경학적 재활에서 치료 중 참여 수준은 적극적인 참여에 큰 영향을 미치며, 이는 Ekso 또는 ReWalk16과 같은 외골격 로봇만을 사용...
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모든 저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 연구 프로젝트는 북경연합 의과대학 병원의 임상 연구 특별 프로그램(보조금 번호 2022-PUMCH-B-053)으로부터 자금을 지원받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| GraphPad Prism | https://www.graphpad.com/features | ||
| SPSS | IBP | 버전 18.0 | |
| ZEPU 보행 훈련 및 평가 시스템 소프트웨어 | Shandong ZEPU Medical Technology Co., Ltd. | V.1.0.1.2 | ZEPU 보행 훈련 및 평가 시스템 소프트웨어는 표적 보행 재활을 평가할 뿐만 아니라 촉진하도록 설계되어 환자의 이동성과 기능적 결과를 개선하기 위한 맞춤형 치료 프로그램을 제공합니다. |
| ZP-AIGen 보행 훈련 시스템 | 산동 ZEPU 의료 기술 Co., Ltd. | ZEPU-AI1 | 신경가소성 원리를 사용하여 이 장치는 자연스러운 보행 패턴을 시뮬레이션하여 환자가 반복적인 보행 훈련을 통해 정상적인 보행을 회복하도록 안내합니다. AI는 보행 패턴을 학습하여 맞춤형 치료 옵션을 제공합니다. 환자의 진행 상황을 모니터링하고 기록하여 맞춤형 치료 계획을 세우는 데 도움을 줍니다. |
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