Artykuł metodologiczny

Szkolenie osób z urazem rdzenia kręgowego w poruszaniu się przy użyciu zasilanego egzoszkieletu

21.2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/54071

⸱

16 czerwca 2016

 ,  ,  ,  , 
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

W tym artykule

Podsumowanie

Szkolenie osoby z paraliżem w poruszaniu się za pomocą zasilanego egzoszkieletu może stanowić wyzwanie. Celem jest przedstawienie kryteriów wyboru kandydatów i procedur szkoleniowych w zakresie chodzenia wspomaganego egzoszkieletem i innych umiejętności ruchowych, które można rozwijać wraz z poprawą poziomu umiejętności uczestnika.

Streszczenie

Zasilane egzoszkielety stały się dostępne do poruszania się na ziemi u osób z paraliżem spowodowanym urazem rdzenia kręgowego (SCI), które mają nienaruszoną funkcję kończyny górnej i są w stanie utrzymać pionową równowagę za pomocą kul na przedramieniu. Aby poruszać się w egzoszkielecie, użytkownik musi nabyć umiejętność utrzymywania równowagi podczas stania, siedzenia i odpowiedniego przenoszenia ciężaru ciała przy każdym kroku. Może to być trudne zadanie dla osób z deficytami czucia i propriocepcji w kończynach dolnych. Niniejszy manuskrypt opisuje kryteria przesiewowe i program szkoleniowy opracowany w James J. Peters VA Medical Center, Bronx, NY, w celu nauczenia użytkowników umiejętności potrzebnych do korzystania z tych urządzeń w środowisku instytucjonalnym, domowym lub społecznym. Przed rozpoczęciem treningu potencjalni użytkownicy są badani pod kątem odpowiedniego zakresu ruchu stawów biodrowych, kolanowych i skokowych. Osoby z SCI są narażone na zwiększone ryzyko złamań kończyn dolnych, nawet przy minimalnym obciążeniu lub urazie, dlatego przeprowadza się ocenę gęstości mineralnej kości w celu zmniejszenia ryzyka złamań. W ramach badań przesiewowych wykonywane jest również badanie fizykalne w celu zidentyfikowania dodatkowych przeciwwskazań zdrowotnych.

Gdy osoba pomyślnie przejdzie wszystkie wymagania przesiewowe, jest dopuszczona do rozpoczęcia programu szkoleniowego. Urządzenie jest odpowiednio dopasowane do użytkownika. Seria zadań związanych z równowagą statyczną i dynamiczną jest nauczana i wykonywana przez użytkownika przed nauką chodzenia. Osoba uczy się poruszać w różnych środowiskach, od powierzchni na poziomie pomieszczeń po zewnątrz na nierównych lub zmieniających się powierzchniach. Gdy jest wystarczająco wykwalifikowany, aby być kandydatem do użytku domowego z egzoszkieletem, użytkownik jest zobowiązany do wyznaczenia towarzysza-spacerowicza, który będzie trenował razem z nim. Razem para musi wykazać się zdolnością do wykonywania różnych zaawansowanych zadań, aby uzyskać pozwolenie na korzystanie z egzoszkieletu w swoim środowisku domowym/społecznym.

Wprowadzenie

Wiele osób z uszkodzeniem rdzenia kręgowego (SCI) nie jest w stanie stać i poruszać się z lub bez użycia urządzenia wspomagającego lub pomocy fizycznej. Przez wieki jedyną opcją mobilności dla osób z ciężkim nardzeniem rdzenia rdzenia kręgowego był wózek inwalidzki1. W ciągu ostatnich kilku dekad osoby z SCI miały możliwość uzupełnienia swojej mobilności za pomocą pasywnych urządzeń ortopedycznych, takich jak różne ortezy chodu posuwisto-zwrotnego (RGO)2-7. Urządzenia te nie stały się jednak szerzej stosowane ze względu na wysiłek fizyczny wymagany przez użytkownika do poruszania się za pomocą tych urządzeń. RGO mają również ograniczenia w zdolności do wchodzenia po schodach, wstawania i siadania3,7. Podjęto wysiłki w celu zwiększenia wydajności tych urządzeń poprzez włączenie funkcjonalnej stymulacji elektrycznej (FES) w celu zasilania ruchu i ułatwienia wymachiwania kończyną do przodu; Wysiłki te nie wykroczyły jednak poza koncepcje i prototypy8-12. W latach siedemdziesiątych XX wieku silniki zostały połączone z ortezą, aby napędzać ruch stawów biodrowych i kolanowych i udało się umożliwić osobie z SCI podjęcie kroków13. Jednak nieodpowiednia bateria i technologia komputerowa w tamtych czasach ograniczały zasięg urządzenia, a dalszy rozwój został zarzucony10,13.

Dzięki najnowszym postępom technologicznym opracowano kilka aktywnych egzoszkieletów, które umożliwiają osobom z różnymi patologiami poruszanie się po ziemi. Te zasilane egzoszkielety były badane u osób z udarem14,15, osób z całkowitym i niepełnym SCI16-24 oraz innych osób z niepełnosprawnościami powodującymi ograniczoną kontrolę nad kończynami dolnymi25-27. Chociaż urządzenia różnią się między sobą, każde z nich wymaga przeszkolenia i praktyki przez użytkownika w celu zapewnienia bezpiecznego działania. Trzy z wymienionych urządzeń wymagają użycia kul do poruszania się i utrzymania równowagi. Czwarty zachowuje równowagę i stabilność dzięki dużej płycie podstawy i masie, która powiększa podstawę podparcia i obniża środek ciężkości20. Trzy urządzenia, które wymagają kuli, wykorzystują te same zasady, mimo że istnieją pewne różnice w mechanice i metodach kontrolowania pożądanych działań ze względu na różnice w konstrukcji urządzeń.

Program treningowy został opracowany w James J. Peters VA Medical Center (JJPVAMC), Bronx, NY przez grupę badaczy składającą się z inżyniera biomedycznego, fizjologa, fizjoterapeuty, fizjologa ćwiczeń, neurologa i fizjoterapeutów. Program treningowy został opracowany z jednym konkretnym zasilanym egzoszkieletem opisanym wcześniej 17,18, ale zawiera zestawy umiejętności, które mają zastosowanie do innych zasilanych egzoszkieletów, które wymagają zestawu kul w celu utrzymania równowagi. Wszyscy potencjalni uczestnicy zostali przebadani przed udziałem w progresywnym programie szkoleniowym. Znaczenie badań przesiewowych u osób z SCI ma na celu zapewnienie braku przeciwwskazanych powikłań medycznych, które mogą utrudniać bezpieczne stosowanie tych urządzeń. Jednym z obszarów budzących niepokój jest niska gęstość mineralna kości (BMD). Osoby z SCI doświadczają dramatycznej utraty masy kostnej bezpośrednio po urazie28,29, która może trwać przez całe życie30. Ta utrata BMD powoduje wysokie ryzyko złamań kości długich. Obecnie nie ma skutecznego leczenia mającego na celu złagodzenie utraty masy kostnej u osób z całkowitym narzeniem rdzenia kręgowego układu krążenia. Ponadto nie istnieje ustalony próg złamania dla osoby z SCI, ale podjęto wysiłki w celu zidentyfikowania kryteriów, które mogą być wykorzystane jako przewodnik31-33 wraz z oceną kliniczną i historią złamań. Inne powszechne przeciwwskazania mogą być leczone i ustępować, takie jak ograniczony zakres ruchu (ROM)34 iodleżyny35. Każdy z różnych zasilanych egzoszkieletów może wymagać różnych warunków kwalifikowalności, takich jak kryteria ROM, aby być kandydatem do korzystania z urządzenia, z których większość została opisana17-19,21,22,36.

Gdy osoba pomyślnie przejdzie wszystkie kryteria przesiewowe, można dopasować urządzenie do użytkownika i można kontynuować szkolenie. Prawidłowe dopasowanie urządzenia jest ważne, aby uniknąć niewłaściwego kontaktu kończyn dolnych z egzoszkieletem, ponieważ złe dopasowanie może prowadzić do siniaków i/lub otarć skóry16. Użytkownicy mogą mieć ograniczone czucie kończyn dolnych i propriocepcję lub nie mieć go wcale; Ten brak sensorycznej i dotykowej informacji zwrotnej ze stóp może przyczynić się do ogólnego braku świadomości ich środka równowagi, spowalniając zdolność użytkownika do opanowania urządzenia. Ten brak świadomości środka równowagi może również prowadzić do wyzwań związanych z odpowiednim przenoszeniem ciężaru ciała, takich jak trudności w ocenie zakresu przesunięcia do przodu i na boki niezbędnego podczas cyklu chodu oraz niewłaściwie czasowe przenoszenie ciężaru ciała, co skutkuje nadmiernym obciążeniem ramion i kul w celu utrzymania równowagi. Po opanowaniu podstawowych mechanizmów równowagi w pozycji stojącej i przenoszenia ciężaru ciała, użytkownik uczy się chodzić w urządzeniu. Potrzeba wielu sesji, aby poprawić chodzenie i inne umiejętności poruszania się. Początkowo do treningu wykorzystywane są powierzchnie, które są płaskie i gładkie w centrum medycznym. Jednak wraz z podniesionym poziomem umiejętności użytkownik staje przed coraz trudniejszymi zadaniami, wprowadzając różne powierzchnie do chodzenia, takie jak dywan, asfalt,, trawa i niepoziome powierzchnie o różnym stopniu nachylenia.

Celem tego manuskryptu jest przedstawienie kryteriów selekcji, prawidłowego dopasowania i procedur treningowych dla korzystania z zasilanego egzoszkieletu do chodzenia po ziemi. Ten program został opracowany specjalnie dla jednego urządzenia, które jest opisywane przez inneosoby w wieku 16-18 lat, ale odnosi się do aspektów i wyzwań, które są wspólne dla trenerów personelu i osób z SCI, którzy uczestniczą w programach chodzenia wspomaganego przez egzoszkielet, które mogą korzystać z innego zasilanego egzoszkieletu. Niektóre aspekty tego protokołu są specyficzne dla urządzenia używanego w JJPVAMC. Dodatkowo, niektóre elementy programu treningowego zostały opracowane przez producenta, w tym orientacja elementów urządzenia, podstawowe wskazówki dotyczące prawidłowego dopasowania oraz podstawowe instrukcje dotyczące umiejętności stania i siedzenia. Naukowcy z JJPVAMC opracowali wszystkie czynności treningowe wykonywane po wstaniu użytkownika. Obejmują one ulepszenie instrukcji treningu stania i siedzenia, umiejętności utrzymania równowagi na stojąco, umiejętności progresji chodu w pomieszczeniach, umiejętności chodzenia na świeżym powietrzu oraz inne zadania związane z mobilnością w zakresie docierania, zatrzymywania, skręcania i różnych rodzajów nawigacji po drzwiach/progach.

Protokół

Uwaga: Protokół treningowy opisany w tym manuskrypcie został opracowany podczas projektu pilotażowego zatytułowanego: "The ReWalk Exoskeletal Walking System for Persons with Paraplegia" zarejestrowanego pod ClinicalTrials.gov identyfikatorem NCT01454570. Opracowanie programu szkoleniowego nie było jednak celem tego projektu pilotażowego; Program szkoleniowy ewoluował w trakcie prowadzenia tego badania. Protokół badania i formularz świadomej zgody zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Instytucjonalną Komisję Rewizyjną (IRB) JJPVAMC. Całe badanie i procedury zostały wyjaśnione każdemu uczestnikowi badania. Potencjalny uczestnik miał możliwość zadawania pytań i był zachęcany do poświęcenia tyle czasu, ile potrzeba, zanim wyrazi zgodę.

1. Rekrutacja uczestników

  1. Przeprowadź wstępną ocenę przesiewową z potencjalnymi uczestnikami.
    1. Krótko wyjaśnij szczegóły procesu szkoleniowego (czas trwania nauki, godziny w tygodniu, godziny dziennie). Proszę wyjaśnić znane ryzyko związane z uczestnictwem (otarcia skóry, potencjalne obrażenia w przypadku upadku oraz możliwość wystąpienia nieprzewidywalnych zdarzeń).
      Uwaga: W ramach tego protokołu sesje treningowe odbywały się 3 razy w tygodniu i trwały od 60 do 90 minut. Określona częstotliwość i/lub czas trwania sesji treningowych nie są wymagane, aby uczestnicy nauczyli się korzystać z zasilanego egzoszkieletu.
      1. Opisz potencjalnemu uczestnikowi ograniczenia medyczne, takie jak: niska gęstość mineralna kości w biodrze lub kolanie, niedawna historia złamań, niezdolność do stania, słaba siła kończyny górnej i słaba kontrola tułowia. Przegląd kryteriów włączenia i wykluczenia w celu kontynuowania procesu selekcji. Zachęć potencjalnego uczestnika do zadawania pytań. Zapewnij wystarczająco dużo czasu na odniesienie się do wszelkich wątpliwości i udzielenie odpowiedzi na pytania.
        Uwaga: Ograniczenia antropometryczne dla konkretnego egzoszkieletu z napędem elektrycznym użytego w niniejszym dokumencie zostały zastosowane do kryteriów włączenia dla: wzrostu <160 lub >190 cm i wagi <100 kg.
  2. Jeśli wstępna ocena przesiewowa zakończy się pomyślnie, należy przedstawić szczegółowe wyjaśnienie badania i rozpocząć proces przesiewowy.
    1. Wykonaj skan absorpcjometrii promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii (DXA), aby ocenić obustronną gęstość mineralną kości w biodrze i kolanie.
      Uwaga: Placówka ograniczyła stosowanie egzoszkieletów do osób, u których T-Score na całej szyjce biodra i kości udowej jest większy niż -3,5, a BMD na bliższej części kości piszczelowej i dystalnej kości udowej jest większy niż 0,60 g/cm2. Wartości te nie eliminują ryzyka złamania, ale zostały wybrane w celu zmniejszenia tego ryzyka. Zachęca się klinicystów do zapoznania się z odpowiednią literaturą i dostosowania wartości zgodnie z ich interpretacją informacji31-33.
    2. Wykonaj badanie zgodnie z Międzynarodowymi Standardami Neurologicznej Klasyfikacji SCI (ISNSCI)37 w celu oceny poziomu urazu, funkcji motorycznych i czucia.
      Uwaga: W tym badaniu pilotażowym uwzględniono uczestników z różnym stopniem urazu, którzy zostali przedstawieni w Tabeli 1. Osoby z paraplegią są dominującymi użytkownikami; Jednak osoby z urazami szyjki macicy, które mają wyniki motoryczne kończyn górnych 4 lub lepsze dla poszczególnych grup mięśniowych i są w stanie utrzymać równowagę o kulach, mogą być kandydatem do korzystania z tego egzoszkieletu, a także innych egzoszkieletów z napędem.
    3. Uzyskaj ogólny wywiad medyczny i ocenę fizyczną, która obejmuje również zakres ruchu ramion, bioder i kolan oraz kontrolę skóry obszarów kończyny dolnej i dolnej części pleców, które stykają się z zasilanym egzoszkieletem.
      Uwaga: Osoby z ograniczonym zakresem ruchu bioder i kolan wynoszącym 20° zgięcia lub więcej w obu stawach zostały wykluczone. Dodatkowo ramiona musiały mieć wystarczający zakres ruchu, aby osiągnąć prawidłowe ułożenie kuli do wykonywania manewrów z pozycji siedzącej do stojącej i stojącej do siedzącej. Uczestnicy muszą być również wolni od wszelkich odleżyn kończyn dolnych, w szczególności obszarów mających bezpośredni kontakt z egzoszkieletem. Kryteria te mogą się różnić w zależności od urządzenia, a lekarze powinni zwrócić się do producenta w celu uzyskania informacji o wymaganiach specyficznych dla tego zasilanego egzoszkieletu.

2. Dopasowanie

Uwaga: Procedury dopasowania zostały opracowane przez producenta urządzenia. Metodologia dopasowania osoby do urządzenia będzie się również różnić w zależności od różnych egzoszkieletów. Klinicyści powinni zapoznać się z procedurami stosowanymi przez danego producenta.

  1. Ułóż uczestnika w pozycji leżącej. Za pomocą elastycznej taśmy mierniczej określ szerokość miednicy, długość górnej części nogi i długość dolnej nogi i zapisz w centymetrach.
    1. Zmierz długość górnej części nogi od najbardziej widocznego punktu krętarza większego biodra do linii stawu kolanowego. Zmierz drugą kończynę w ten sam sposób. Zapisuj wszelkie rozbieżności w długości kończyn. Dostosuj zasilany egzoszkielet od środka osi bioder do środka osi kolana zgodnie z odległością mierzoną na każdej z długości górnej części nogi uczestnika.
    2. Zmierz długość dolnej części nogi od linii stawu kolanowego do dolnej części stopy. Powtórz pomiar dla drugiej długości dolnej części nogi. Dostosuj długość od dołu podnóżka do środka osi kolana na zasilanym egzoszkielecie dla każdej kończyny dolnej zgodnie z odległościami mierzonymi od uczestnika.
    3. Dostosuj szerokość zasilanego egzoszkieletu za pomocą opasek miednicy o różnych rozmiarach. Wybierz opaskę biodrową, umieszczając uczestnika w pozycji siedzącej na krześle lub ławce z otwartymi plecami. Umieść opaskę miednicy najbliżej szerokości miednicy uczestniczki za osobą i powoli przesuwaj ją do przodu, aby przetestować ją pod kątem dopasowania. Pozostaw do 1 cm wolnej przestrzeni po obu stronach obręczy miednicznej.
      Uwaga: Inne zasilane egzoszkielety są regulowane w inny sposób i odpowiednią regulację należy uzyskać zgodnie ze specyfikacją producenta.
    4. Po wybraniu odpowiedniego rozmiaru opaski brzusznej przymocuj opaskę miedniczną do słupków klatki piersiowej w pozycji neutralnej lub wyśrodkowanej. Po ustawieniu zawodnika w pozycji stojącej, w razie potrzeby odpowiednio wyreguluj pozycję przód/tył, tak aby krętarz znajdował się w jednej linii z rotacją stawu biodrowego.
      Uwaga: Pas brzuszny można ustawić tak, aby mógł wypychać biodra do przodu lub do tyłu. Pozycja neutralna lub środkowa to ustawienie pasma miednicy w taki sposób, aby pozwalało na regulację równych ilości do przodu lub do tyłu.
  2. Dopasuj i wyreguluj płytę stopy, wyjmując but uczestnika, wyjmując wkładkę z buta, a następnie umieść w bucie największą możliwą płytę podnóżka. Umieść wkładkę na górze podnóżka. Wyreguluj wspomaganie zgięcia grzbietowego podnóżka, dostrajając napięcie mechanizmu sprężynowego w kostce.
  3. Po wykonaniu wszystkich pomiarów, system jest teraz gotowy do założenia przez uczestnika.

3. Zakładanie

Uwaga: Procedury zakładania zostały opracowane przez producenta urządzenia. Metodologia zakładania osoby na zasilany egzoszkielet może się różnić w zależności od różnych urządzeń, a klinicyści powinni zapoznać się z procedurami producenta.

  1. Umieść egzoszkielet w pozycji siedzącej na krześle z rozpiętym paskiem.
    Uwaga: Idealne krzesło ma szerokie, wyściełane siedzisko i nie może mieć podłokietników ani kółek.
    1. Poinstruuj uczestnika, aby umieścił swój wózek inwalidzki obok siedzącego egzoszkieletu pod niewielkim kątem.
    2. Poproś uczestnika, aby przeniósł się do urządzenia, kładąc jedną rękę na urządzeniu, a drugą na wózku inwalidzkim. Upewnij się, że uczestnik wykonuje transfer do urządzenia jednym ciągłym ruchem. Jeśli uczestnik nie jest w stanie zakończyć transferu jednym ruchem, zachęć go do chwilowego odpoczynku na górnej części egzoszkieletu "uda" i wznowienia transferu drugim ruchem.
      Uwaga: W razie potrzeby może zostać udzielona pomoc przy transferze.
  2. Po prawidłowym umieszczeniu uczestnika w urządzeniu, poinstruuj go, aby najpierw położył stopy w butach, a następnie kontynuował mocowanie pasów, zaczynając od najbardziej dystalnego punktu i przesuwając się proksymalnie w górę ciała, kończąc na pasach piersiowych.
    1. W razie potrzeby użyj funkcji sterowania ręcznego, aby lekko zgiąć biodro i wyprostować kolano, aby umożliwić łatwiejsze ułożenie stóp w butach.
    2. Ostrożnie wprowadź stopę do buta, zwracając szczególną uwagę, aby palce nie były podwinięte. Gdy stopa znajdzie się prawidłowo w bucie, użyj ręcznych elementów sterujących, aby przesunąć nogę i stopę z powrotem na podłogę, a następnie zapnij but. Wykonaj te same kroki, aby zapewnić prawidłowe umieszczenie drugiej stopy w bucie.
    3. Po zabezpieczeniu stóp w butach należy zabezpieczyć paski bezpośrednio pod kolanami, a następnie paski powyżej kolan i te na górnej części ud. Uważaj, aby nie zgniatać odzieży pod paskami, aby uniknąć niepożądanego tarcia i/lub punktów nacisku. Zabezpiecz dolny i górny pas piersiowy na końcu.
  3. Gdy uczestnik zostanie przypięty do urządzenia, sprawdź go pod kątem nieodpowiedniego kontaktu, pogniecionej odzieży lub punktów nacisku.
    1. Po zidentyfikowaniu punktu nacisku zwolnij nacisk, regulując dopasowanie i dodając lub usuwając odpowiednio wyściółkę.
      Uwaga: Sprawdź dopasowanie w pozycji siedzącej, stojącej i po przejściu kilku kroków. Uczestnik może się nieznacznie przesuwać podczas stania i po chodzeniu, co może prowadzić do dodatkowych punktów kontaktowych, które można zidentyfikować podczas ponownego badania.

4. Stojąc

Uwaga: Procedura wstawania została opracowana przez producenta urządzenia i może się różnić między różnymi egzoszkieletami. Lekarze powinni zapoznać się z procedurami producenta.

  1. Po dopasowaniu należy zapoznać uczestnika z ogólnymi funkcjami egzoszkieletu. Wyjaśnij, który kontroler jest specyficzny dla urządzenia. Poinformuj uczestnika, że oczekuje się od niego, że stanie się jak najbardziej niezależny dzięki egzoszkieletowi. Wyjaśnij, że niezależność zostanie osiągnięta poprzez naukę kontrolowania funkcji urządzenia oraz że istnieją krótko- i długoterminowe cele, aby stać się niezależnym.
    Uwaga: Początkowo trener obsługuje elementy sterujące, aby zainicjować pożądany ruch zasilanego egzoszkieletu, jednak ważne jest, aby użytkownik został wprowadzony w urządzenie i świadomy jego działania tak wcześnie, jak to możliwe podczas procesu trenowania. Gdy użytkownik poczuje się komfortowo w urządzeniu, przejmuje sterowanie i inicjuje własne ruchy.
  2. Wyposaż uczestnika w zestaw kul na przedramieniu, które pomogą w utrzymaniu równowagi i zwrotności urządzenia. Siedząc w egzoszkielecie, poinstruuj uczestnika, aby umieścił końcówki kul z tyłu w sposób umożliwiający mu przepchnięcie ciężaru ciała na stopy. Dzięki temu egzoszkielet może wyprostować stawy biodrowe i kolanowe, wykonując większość pracy podczas manewru stojącego.
    Uwaga: Kule są potrzebne do wszystkich manewrów w urządzeniu, w tym stania, chodzenia, obracania się i siedzenia. Uczestnicy nie mogą korzystać z egzoszkieletu bez kul. Niektóre zasilane egzoszkielety mogą pozwalać na użycie chodzika lub laski w celu utrzymania równowagi.
  3. Wyjaśnij uczestnikowi procedurę od pozycji siedzącej do stojącej. Niech jeden trener będzie pomagał od tyłu użytkownika, a drugi od przodu. Poinstruuj uczestnika, aby stanął o własnych siłach i korzystał z pomocy trenera tylko wtedy, gdy jest to konieczne.
    1. Poinstruuj uczestnika, aby umieścił kule z tyłu i pochylił się do przodu, jednocześnie odpychając kule, aby pomóc urządzeniu w ich postawieniu po naciśnięciu polecenia "Stój".
      Uwaga: Na początku zachęć użytkownika do skoncentrowania się na prawidłowym ułożeniu kuli, podczas gdy trener używa kontrolera do zainicjowania zasilanego egzoszkieletu do wstania.

5. Równowaga stojąca

Uwaga: Procedury balansowania na stojąco zostały opracowane przez naukowców z JJPVAMC. Mogą istnieć pewne procedury, które są specyficzne dla używanego urządzenia, ale większość procedur powinna przełożyć się na inne zasilane egzoszkielety.

  1. Po staniu z trenerem pilnującym od tyłu, poproś drugiego trenera, aby stanął przed użytkownikiem i zademonstrował cele równowagi na stojąco.
    Uwaga: Mierz ciśnienie krwi po staniu i okresowo podczas sesji treningowej, aby określić, czy użytkownik doświadcza niedociśnienia ortostatycznego lub epizodu dysrefleksji autonomicznej.
  2. Przed próbą chodzenia upewnij się, że uczestnik wykazuje następujące umiejętności:
    1. Poproś uczestnika, aby wykazał się umiejętnością stania w pozycji "domowej" przy użyciu obu kul w celu utrzymania równowagi (Rysunek 1).
      Uwaga: Umieść lustro przed uczestnikiem, aby zapewnić wizualną informację zwrotną i pomóc skorygować niewłaściwe pochylenie, a także utrzymać równowagę w pozycji "domowej".
    2. Poproś uczestnika, aby przećwiczył lekkie przenoszenie ciężaru ciała na boki i do tyłu, aby zrozumieć lokalizację i odczucie pozycji domowej.
    3. Poinstruuj uczestnika, aby utrzymywał równowagę, poruszając się tylko o jednej kuli (Rysunek 2). Poinstruuj uczestnika, aby przećwiczył tę czynność, podnosząc jedną kulę z ziemi i utrzymując tę postawę przez maksymalnie 1 minutę. Poinstruuj uczestnika, aby przećwiczył dodatkowe ćwiczenie równowagi jedną ręką.
      Uwaga: Ten manewr jest podobny do poprzedniego, ale z dodatkową złożonością polegającą na balansowaniu jedną ręką, podczas gdy przeciwna ręka sięga do nadgarstka ramienia balansującego, symulując wybór działań na kontrolerze.
      1. Powtórz te ćwiczenia, aby upewnić się, że uczestnik jest w stanie wykonać te manewry przy użyciu dowolnej ręki, aby utrzymać równowagę.
    4. Po przećwiczeniu umiejętności utrzymywania równowagi o kulach w pozycji stojącej, naucz uczestnika przesuwania ciężaru ciała na boki, pozwalając jednej stopie na odciążenie, mając na celu całkowite oderwanie stopy od ziemi na 5 sekund. Poinstruuj użytkownika, aby powtórzył to ćwiczenie, próbując odciążyć drugą nogą.
    5. Poproś uczestnika, aby przesunął ciężar ciała w kierunku przednim i tylnym, prawidłowo ustawiając kule z przodu i z tyłu, aby utrzymać równowagę.
    6. Powtórz ćwiczenia 5.2.2 - 5.2.5 od pięciu do dziesięciu razy podczas pierwszej sesji. Kontynuuj ćwiczenie tych ćwiczeń podczas kolejnych sesji, aż użytkownik poczuje się z nimi komfortowo.

6. Chodzenie

Uwaga: Procedury chodzenia są mieszanką procedury opracowanej przez personel JJPVAMC i produkcji urządzenia. Mechanizm chodzenia wbudowany w zasilany egzoszkielet oraz wzór podwójnej kuli zastosowany w urządzeniu został opracowany przez producenta; jednak podejście polegające na nauczeniu uczestnika, jak prawidłowo wykonywać chód, mechanizm udzielania pomocy oraz miara wyniku używana do rejestrowania poziomu pomocy, było wysiłkiem naukowców z JPVAMC. Chociaż niektóre procedury są specyficzne dla używanego zasilanego egzoszkieletu, większość procedur można przełożyć na inne zasilane egzoszkielety, które używają kul do utrzymania równowagi.

  1. Poinstruuj uczestnika o mechanizmie chodzenia z zasilanym egzoszkieletem. Zastosowany egzoszkielet z napędem elektrycznym wymaga od uczestnika przeniesienia ciężaru ciała na lewą stopę, jednocześnie odciążając prawą stopę. Za pomocą kontrolera trener wybiera tryb "Walk" i prosi uczestnika o lekkie przesunięcie do przodu (do wcześniej ustalonego celu); Spowoduje to zainicjowanie wymachu prawej nogi do przodu.
    1. Poinstruuj użytkownika, aby po wykonaniu zamachu przez prawą nogę poruszał się o kulach do przodu, jednocześnie przenosząc ciężar ciała do przodu i w prawo, aby utrzymać równowagę podczas wchodzenia na prawą stopę i zdejmowania ciężaru lewej stopy. Wyjaśnij, że urządzenie, wyczuwając ruch uczestnika, zainicjuje wymachiwanie lewej nogi do przodu.
    2. Wykonuj ciągły chód, powtarzając ruch kuli do przodu i sekwencję przenoszenia ciężaru ciała dla każdej nogi po kolei.
  2. Zachęcaj trenerów do udzielania pomocy w razie potrzeby, jednak rób to w minimalnym stopniu.
    Uwaga: Poziom pomocy, określony za pomocą miary niezależności funkcjonalnej (FIM)38, jest oceniany przez instruktora i rejestrowany.
    1. Zauważ użytkownika, chwytając zasilany egzoszkielet lub uczestnika, aby w razie potrzeby udzielić wsparcia. Popraw użytkownika, ponieważ wykonuje on prawidłowe przenoszenie ciężaru ciała podczas chodzenia.
    2. W razie potrzeby poproś drugiego trenera o pomoc i taktyczną informację zwrotną w obszarze ciała, w którym użytkownik ma nienaruszone czucie (np. ramiona).
      Uwaga: Trenerzy są odradzani do udzielania pomocy za pośrednictwem zasilanego egzoszkieletu lub poniżej poziomu urazu, ponieważ użytkownik zazwyczaj nie jest w stanie poczuć pomocy, co może prowadzić do trudności w nauce dostosowywania górnej części ciała do prawidłowego poruszania się w urządzeniu.
  3. Wyjaśnij użytkownikowi mechanizm, dzięki któremu zasilany egzoszkielet przestaje chodzić. Specjalnie zastosowany zasilany egzoszkielet jest uruchamiany, aby się zatrzymał, gdy nie wyczuwa już żadnego ruchu do przodu na przeciwległą kończynę lub jeśli użytkownik nie zapewnia odpowiedniego przeniesienia ciężaru, umożliwiając nodze wahadłowej kontakt z podłogą.
    Uwaga: Zatrzymywanie się do woli lub w określonym miejscu jest ćwiczone i jest jedną z umiejętności zawartych w programie treningowym.

7. Progresywne cele treningu mobilności

Uwaga: Cele szkolenia mobilności zostały opracowane w JJPVAMC i włączone do kryteriów oceny biegłości w korzystaniu z zasilanego egzoszkieletu w środowisku domowym przez producenta.

  1. Wyjaśnij i opisz listę umiejętności w zakresie mobilności, które należy ćwiczyć w ramach szkolenia (rys. 3).
    1. Poinstruuj uczestnika, aby korzystał z kontrolera zasilanego egzoszkieletu i stał się jak najbardziej niezależny za pomocą zasilanego egzoszkieletu.
      Uwaga: Zasilany egzoszkielet użyty w tym badaniu miał elementy sterujące zintegrowane z kontrolerem noszonym na nadgarstku.
    2. Naucz uczestnika wykonywać skręty o 90 i 180 stopni podczas chodzenia w systemie.
    3. Poinstruuj uczestnika, aby nawigował i odpoczywał na ścianie, zatrzymując się przy ścianie i obracając się tak, aby mógł się o nią oprzeć plecami.
      Uwaga: Dzięki temu osoba może odpocząć bez konieczności polegania na kulach w celu utrzymania równowagi.
    4. Uwzględnij różne powierzchnie do chodzenia podczas sesji treningowych, aby uczestnik ćwiczył chodzenie po dodatkowych powierzchniach, takich jak dywan (Rysunek 4),, asfalt i trawa (Rysunek 5).
    5. Poproś uczestnika, aby chodził po powierzchniach o różnym nachyleniu, takich jak rampa w górę, w dół rampy, wycięcie w krawężniku i nierówne powierzchnie (Rysunek 6). Następnie poproś uczestnika, aby chodził w hałaśliwym otoczeniu, takim jak korytarz z innymi przechodniami.
      Uwaga: Chodzenie w hałaśliwym otoczeniu może być wyzwaniem dla niektórych osób, ponieważ nie są one w stanie usłyszeć dźwięku silników, który zapewnia sygnał dźwiękowy dla odpowiedniego czasu do zmiany wagi.
    6. Niech uczestnik zatrzyma się na komendę lub na życzenie.
    7. Ćwicz nawigację po progach drzwi, otwieranie i zamykanie drzwi wahadłowych, otwieranie i zamykanie drzwi z różnych stron oraz przechodzenie przez drzwi automatyczne i/lub obrotowe (rysunki 7 i 8).
      Uwaga: Zdolność do wykonywania tych dodatkowych umiejętności w zakresie mobilności jest oceniana jako "zdolna" lub "niezdolna" do wykonania manewru.
    8. Włącz dodatkowe czynności, takie jak sięganie nad głowę do szafki (Rysunek 9) lub na zewnątrz, siedzenie i wstawanie z ławki w parku (Rysunek 10).

8. Oceny chodzenia

Uwaga: Używane oceny chodu są standardowymi testami klinicznymi, które zostały ustalone przez innych.

  1. Wykonaj 6-minutowy test marszu (6MWT).
    1. Poproś uczestnika, aby zainicjował chodzenie i poinstruował go, aby kontynuował chodzenie.
    2. Po 6 minutach poproś uczestnika, aby przestał.
      Uwaga: 6MWT39,40 to dystans, na który uczestnik jest w stanie przejść z zasilanym egzoszkieletem w ciągu 6 minut. Jeśli uczestnik przypadkowo uruchomi urządzenie, aby przestało chodzić podczas 6MWT, zegar będzie nadal rejestrował czas, a uczestnik jest zachęcany do odzyskania równowagi, opanowania i ponownego uruchomienia urządzenia, aby kontynuować chodzenie tak szybko, jak to możliwe.
  2. Wykonaj ten test z trenażerem dedykowanym do wykrywania i dodatkowym trenażerem używającym koła pomiarowego do wyznaczenia odległości i stopera do pomiaru czasu, który upłynął.
  3. Wyraź 6MWT w metrach przebytych w 6 minut i oblicz średnią prędkość chodzenia (całkowita liczba metrów przebytych w ciągu 6 minut/360 sekund) i wyraź ją jako m/sek.
    Uwaga: 6MWT to całkowity dystans przebyty w ciągu 6-minutowego okresu czasowego i jest uzyskiwany w trakcie trwania programu szkoleniowego. 6MWT jest podstawową oceną używaną do określenia postępu umiejętności chodzenia w egzoszkielecie. Wykonaj test 6MWT, gdy tylko uczestnik zrozumie mechanizm chodzenia z zasilanym egzoszkieletem i będzie w stanie wykonać wiele kroków.
  4. Użyj funkcji okrążenia stopera podczas 6MWT po pokonaniu dystansu 10 m, aby zarejestrować czas 10 m. Zidentyfikuj i zarejestruj najlepszy czas 10 m osiągnięty podczas 6MWT.
    Uwaga: Test chodu na 10 metrów (10MWT)40 to najlepszy czas wysiłku (sekundy), jaki zajmuje uczestnikowi przejście dystansu 10 m, i jest rejestrowany, gdy osoba wykonuje 6MWT.
  5. Użyj testu timed-up-and-go (TUG)40,41 jako wskaźnika tego, ile funkcji stania, chodzenia, obracania i siedzenia ma dana osoba.
    1. Wykonaj test TUG, mierząc czas potrzebny uczestnikowi na wstanie z pozycji siedzącej, przejście 10 stóp, odwrócenie się, powrót i ponowne siedzenie. Rozpocznij odliczanie czasu, gdy osoba zainicjuje urządzenie, aby wstać, i zatrzymaj czas, gdy osoba bezpiecznie usiądzie na siedzeniu.
      Uwaga: Wyniki tego pomiaru nie są reprezentatywne dla tradycyjnych czasów holowania, ponieważ obejmują czas przeznaczony na prawidłowe ustawienie kuli po tym, jak selektor trybu wskazuje, że pożądana jest pozycja stojąca. Pomiar TUG reprezentuje zdolność danej osoby do korzystania z układu egzoszkieletowego, ponieważ obejmuje wiele aspektów mobilności w urządzeniu.

9. Siedzenie

Uwaga: Procedury siadania zostały opracowane przez producenta urządzenia i mogą się różnić w zależności od różnych egzoszkieletów. Lekarze powinni zapoznać się z procedurami producenta.

  1. Umieść krzesło za użytkownikiem, gdy jest gotowy do siedzenia. Korzystając z kontrolera egzoszkieletu, przełącz egzoszkielet w tryb siedzenia.
    Uwaga: Początkowo trener obsługuje kontroler podczas ruchu siedzącego zasilanego egzoszkieletu, jednak podobnie jak w przypadku stania, ważne jest, aby użytkownik został wprowadzony do kontrolera i poinformowany o jego funkcjach tak wcześnie, jak to możliwe podczas programu treningowego. Gdy użytkownik poczuje się komfortowo w urządzeniu, proszony jest o obsługę sterownika i zainicjowanie ruchów.
  2. Po aktywacji/naciśnięciu komendy siad następuje 5-sekundowe opóźnienie. W tym czasie poproś uczestnika, aby umieścił kule z tyłu, aby utrzymać środek równowagi nad krzesłem. Poproś uczestnika, aby przećwiczył zadanie polegające na umieszczeniu kuli, jeśli jest to pierwszy raz podczas wykonywania funkcji siedzącej. Po upływie 5-sekundowego opóźnienia egzoszkielet opuszcza użytkownika w dół, aż usiądzie na krześle.
  3. Podczas procesu siedzenia użytkownik zacznie pochylać się do przodu w biodrze, aby utrzymać równowagę nad stopami. Poproś trenerów, aby w razie potrzeby pomogli uczestnikowi.
    Uwaga: Na początku ćwicz siedzenie z dwoma trenerami, jednym obserwującym od tyłu, a drugim z przodu. Gdy użytkownik nabiera wprawy w manewrze i jest w stanie wykonać manewr z pewnością siebie i niezależnością, potrzebny jest tylko jeden trener.

10. Zdejmowanie

Uwaga: Procedury zdejmowania zostały opracowane przez producenta urządzenia. Metodologia zdejmowania zasilanego egzoszkieletu może się różnić w zależności od urządzenia. Lekarze powinni zapoznać się z procedurami producenta.

  1. Po zajęciu miejsca należy zdjąć urządzenie w podobny, ale odwrotny sposób, jak omówiono wcześniej w sekcji trzeciej w celu założenia urządzenia.
    1. Zwolnij paski, zaczynając od klatki piersiowej i biodra, a następnie przejdź do stóp. Zdejmij stopy uczestnika z urządzenia. Zachęć uczestnika do podjęcia samodzielnej próby przeniesienia się na wózek inwalidzki, ale w razie potrzeby udziel mu pomocy.
  2. Po powrocie do wózka inwalidzkiego sprawdź stopy, kończyny dolne i dolną część pleców uczestnika pod kątem siniaków lub otarć.
  3. Naucz uczestnika, aby rutynowo sprawdzał kończyny dolne pod kątem oznak punktów nacisku po zakończeniu sesji chodzenia.

Wyniki

W trakcie treningu przeprowadzane są następujące pomiary. Umiejętności utrzymywania równowagi z wykorzystaniem kul obu stron oraz jednej strony są oceniane przez 1 min jako "zdolność" lub "brak zdolności" do utrzymania równowagi (Rysunek 2). Oceny chodu pod kątem czasu i dystansu są przeprowadzane podczas sesji treningowych przy użyciu testów 6MWT, 10MWT oraz TUG. Chód wspomagany egzoszkieletem na powszechnie występujących nawierzchniach jest testowany w pomieszczeniach (Rysunki 3 i 4) oraz na zewnątrz (Rysunki 5-6). Inne umiejętności mobilności, takie jak przechodzenie przez drzwi (Rysunki 7 i 8), sięganie nad głową do szafki (Rysunek 9) oraz siadanie na ławce w parku (Rysunek 10), są oceniane jako "zdolność" lub "brak zdolności" do wykonania czynności.

Średnie prędkości chodzenia podczas testu 10MWT w interwałach 10 sesji dla pierwszych 60 sesji zostały przedstawione (Rycina 11). Wykres ten pokazuje, że uczestnicy wykazują zróżnicowane początkowe zdolności posługiwania się zasilanym egzoszkieletem oraz różny tempo poprawy wyników wśród użytkowników. Średnia ± odchylenie standardowe nachylenia linii dopasowania wynosi 0,0048 ± 0,004 m/sec, a wartości mieściły się w zakresie od 0,00026 do 0,015 m/sec. Wskazuje to, że mimo zmiennego tempa poprawy u poszczególnych uczestników, średnio każdy chodził o 0,0048 m/sec szybciej w każdej kolejnej sesji. Średnia ± odchylenie standardowe punktu przecięcia linii dopasowania wynosi 0,16 ± 1,8 m/sec, a wartości mieściły się w zakresie od -0,026 do 0,50 m/sec. Wskazuje to, że średnio uczestnicy osiągali początkową prędkość 0,16 m/sec, przy czym niektórzy uczestnicy niemal w ogóle nie potrafili się poruszać, a inni wykazywali bardzo dobre zdolności w początkowych etapach treningu.

Pomoc trenera wpływa na wyniki; osoby wymagające większego wsparcia chodzą wolniej niż osoby bardziej biegłe i niezależne w obsłudze systemu18. Trzy pomiary testów chodzenia, mimo podobieństwa, dostarczają różnych informacji o biegłości. Test 10MWT wskazuje na maksymalny wysiłek w zakresie prędkości (m/sec), z jakim użytkownik jest w stanie poruszać się w urządzeniu. Dystans w teście 6MWT, po przeliczeniu na prędkość w m/sec, określa średnią prędkość chodu i wskazuje na spójność chodu w egzoszkielecie. Ponieważ stoper działa nadal, gdy użytkownik przypadkowo przestanie iść, prędkość z testu 6MWT zbliżona do maksymalnego wyniku z testu 10MWT świadczy o stabilnym chodzie i mniejszej liczbie zatrzymań. Test TUG wymaga wykonania wielu czynności w następstwie po sobie. TUG jest miarą ogólnej zdolności osoby do łączenia wstawania, chodzenia, obracania się, zatrzymywania i siadania w zautomatyzowanym egzoszkielecie. Przegląd pomiarów 6MWT, 10MWT i TUG został opisany wcześniej przez Yanga18 i jest przedstawiony w Tabeli 1 wraz z danymi demograficznymi uczestników.

figure-results-1
Rycina 1. Równowaga przy użyciu dwóch kul. Na tej rycinie przedstawiono osobę stojącą w bezruchu i zachowującą równowagę przy pomocy obu kul. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

figure-results-2
Rycina 2. Równowaga przy użyciu jednej kuli łokciowej. Ta rycina przedstawia osobę stojącą w bezruchu i utrzymującą równowagę przy użyciu tylko jednej kuli. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

figure-results-3
Rysunek 3. Chodzenie wewnątrz pomieszczenia po gładkiej powierzchni. Na tym rysunku przedstawiono osobę idącą wewnątrz pomieszczenia po płaskiej powierzchni. Aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

figure-results-4
Rysunek 4. Chodzenie po dywanie. Na tym rysunku przedstawiono osobę idącą wewnątrz pomieszczenia po powierzchni pokrytej dywanem. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 5. Chodzenie na zewnątrz po trawie. Ten rysunek przedstawia osobę idącą na zewnątrz po trawie. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

figure-results-6
Rysunek 6. Chodzenie po pochyłościach. Na tym rysunku przedstawiono osobę idącą na zewnątrz w dół obniżonego krawężnika. Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

figure-results-7
Rycina 7. Korzystanie z windy. Na rycini przedstawiono osobę wychodzącą z pomieszczenia z drzwiami zamykanymi czasowo, w tym przypadku z windy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

figure-results-8
Rycina 8. Wychodzenie przez drzwi obrotowe. Na tej rycinie przedstawiono osobę wychodzącą przez drzwi obrotowe. Aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.

figure-results-9
Rycina 9. Sięganie do szafki wiszącej i blatu. Ta rycina przedstawia osobę wyjmującą przedmioty z szafki wiszącej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

figure-results-10
Rysunek 10. Siedzenie na zewnątrz na ławce w parku. Rysunek ten przedstawia osobę siedzącą na zewnątrz na ławce w parku. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

figure-results-11
Rysunek 11. Średnie prędkości 10MWT z dziesięciu sesji. Dane przedstawiają prędkości 10MWT dla pierwszych 60 sesji treningowych, uśrednione w interwałach dziesięciu sesji. Oś x opisuje sesje, a oś y opisuje średnią prędkość (m/sec) obliczoną na podstawie wyniku 10MWT uzyskanego podczas sesji treningowej uczestników. Na wyniki każdego uczestnika nałożono linię dopasowania liniowego. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Charakterystyka demograficznaTesty chodu (WT) i poziomy wsparcia (LOA)
SIDWiek
(y)		Ht
(cm)		Wt
(kg)		PłećDOI
(y)		LOIAIS10 m WT6-min WTTUG (LOA)Ocenić-
Sesja szkoleniowa 
(s)(m/s)(m)(m/s)(sek)
13417366.7Samiec9T4B390.26900.2583Min89
24816868Samiec4T10A620.16510.14NPMin18
34418377.1Samiec4.5T4A200.502090.5856MI63
45816064.4Kobieta1.5C8/T8A (NT)240.421390.3959MI 43
56117572.6Samiec14T11A230.441370.3866MI 37
62418574.8Samiec5T5A560.18600.17NPMin12
74018388.5Samiec1.5T1B610.16510.1470S102
85617583.9Samiec3T9A220.461510.42116S51
95018399.8Samiec11T7A170.592080.5856MI56
103717065.8Samiec6T2A220.461500.4263Min59
116417372.8Mężczyzna3T2A780.13460.13NPModuł28
123715265.8Kobieta19C8C (NT)140.712560.7142Zawał mięśnia sercowego 39

Tabela 1. Charakterystyka uczestników i wyniki testu chodzenia. SID=numer identyfikacyjny uczestnika; y=lata; cm=centymetry; kg=kilogramy; DOI=czas trwania urazu; LOI=poziom urazu; AIS=skala dysfunkcji American Spinal Injury Association; LOA=poziom asysty; s=sekundy; m=metry; NP=nieprzeprowadzony i NT=nietraumatyczny SCI. LOA został zaadaptowany z FIM jako jedna z następujących opcji: asysta umiarkowana (Mod) – uczestnik wykonuje od 50% do 74% zadania; asysta minimalna (Min) – użytkownik wykonuje 75% lub więcej zadania; nadzór (S) – trener nie dotyka uczestnika, ale znajduje się wystarczająco blisko, aby zapewnić wsparcie w utrzymaniu równowagi lub niezbędne prowadzenie; oraz zmodyfikowana niezależność (MI) – trener nie zapewnia żadnej asysty, a uczestnik jest w pełni niezależny podczas chodzenia w urządzeniu. Przedruk za zgodą z: Yang A, Asselin P, Knezevic S, Kornfeld S, Spungen A. Assessment of in-hospital walking velocity and level of assistance in a powered exoskeleton in persons with spinal cord injury. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2015; 21(2):100-109. Copyright (C) 2015 Thomas Land Publishers, Inc.

Dyskusja

W ciągu ostatnich pięciu lat nasza grupa opracowała udany program badań przesiewowych i szkoleniowych dla uczestników, aby mogli korzystać z rodzaju zasilanego egzoszkieletu, który wymaga kul. Szkoliliśmy osoby z całkowitym paraliżem ruchowym, a także te z niepełnym paraliżem. Ten program szkoleniowy ma potencjał do modyfikacji i rozbudowy o dodatkowe urządzenia, które wymagają użycia kul lub nowszych wersji istniejących urządzeń.

Standaryzacja programu szkoleniowego jest ważna dla zapewnienia bezpieczeństwa uczestników, pomyślnego wykorzystania urządzenia, identyfikacji zasobów personelu i uzyskania spójnych wyników. Kluczowe punkty w dobrym programie treningowym obejmują odpowiedni wybór kandydata, właściwe dopasowanie urządzenia, odpowiedni postęp umiejętności oraz zapewnienie pomocy na ramionach lub w obszarze z nienaruszonym czuciem, aby umożliwić użytkownikowi rozpoznanie wymaganej siły i ruchu, promując adaptację jego ruchów podczas kolejnych czynności krokowych. Ważne jest, aby ćwiczyć ten strategiczny taniec między trenerem a użytkownikiem, aby zminimalizować wsparcie trenera, pomagając w ten sposób użytkownikowi zdobyć wiedzę i niezależność w urządzeniu. Trenerzy powinni unikać asystowania poniżej poziomu czucia uczestnika, ponieważ takie działanie powoduje trudności w uzyskaniu niezależności w egzoszkielecie. Innym kluczowym punktem poprawy umiejętności chodzenia jest rzucenie uczestnikowi wyzwania polegającego na chodzeniu po różnych powierzchniach i w różnych środowiskach. Uczestnicy uważają, że chodzenie w pomieszczeniach i po płaskich/gładkich powierzchniach w centrum medycznym jest łatwiejsze niż poruszanie się po podłodze wyłożonej dywanem. Z kolei chodzenie po podłogach wyłożonych wykładziną jest łatwiejsze niż chodzenie na zewnątrz po nierównych powierzchniach, takich jak czy asfalt. Chodzenie w górę i w dół o różnym nachyleniu zbocza zmusza uczestnika do dostosowania strategii chodzenia, ponieważ metoda przenoszenia ciężaru ciała staje się trudniejsza ze względu na zmieniony środek równowagi prezentowany przez nachylenie. Wszystkie te trudne środowiska są powszechnie spotykane w społeczności i dlatego bardzo ważne jest, aby ćwiczyć w kontrolowanym otoczeniu, aby odpowiednio przygotować uczestnika.

Odnotowano kilka doniesień o osobach z SCI, które nauczyły się korzystać z zasilanego egzoszkieletu do bezpiecznego poruszania się po ziemi16-19,21,36. Wielu uczestników tych doniesień miało niewielką lub żadną szczątkową funkcję lub czucie w kończynach dolnych. W tych badaniach nie zgłoszono żadnych poważnych zdarzeń niepożądanych, a urządzenia uznano za bezpieczne w użyciu po odpowiednim przeszkoleniu. Zgłaszane zdarzenia niepożądane obejmowały otarcia skóry, siniaki lub zaczerwienienia skóry oraz zmęczenie kończyn górnych, zwłaszcza podczas początkowych sesji treningowych16,19,36. Zauważono, że przy dalszym treningu uczestnicy zauważyli zmniejszenie zmęczenia kończyn górnych, a otarcia skóry szybko ustąpiły dzięki lepszemu dopasowaniu urządzenia. Uniknięto przyszłych siniaków i zaczerwienień dzięki regulacji pasków i strategicznemu rozmieszczeniu dodatkowej wyściółki otaczającej dotknięty obszar.

Biegłość w posługiwaniu się urządzeniem zależy od zdolności do osiągania większych prędkości poruszania się, obniżonego poziomu wspomagania i bezpiecznego poruszania się w różnych środowiskach. Wcześniejsze doniesienia o zdolności chodzenia wykazały, że ci, którzy byli bardziej niezależni, poruszali się szybciej niż ci, którzy potrzebowali pomocy. Raport van Hedela i in. sklasyfikował spacerowiczów jako "wspomaganych spacerowiczów", jeśli potrafili poruszać się z minimalną prędkością 0,44 ± 0,14 m/s; Prędkość kojarzona z tymi, którzy zdecydowali się chodzić na zewnątrz z pomocą zamiast korzystać z wózka inwalidzkiego42. Ta prędkość chodzenia jest podobna do prędkości 0,40 m/s w ograniczonych ambulatorach środowiskowych zgłaszanych u osób po udarze. Chociaż tylko kilka badań wykazało prędkość poruszania się i poziom pomocy przy użyciu robotycznych egzoszkieletów, badania te wykazały, że wielu uczestników było w stanie osiągnąć prędkość chodzenia 0,40 m/s, o której mowa w poprzednich raportach. Raport z użyciem zasilanego egzoszkieletu wykazał, że 7 z 12 uczestników było w stanie poruszać się szybciej niż 0,40 m/s18. Inne badanie z użyciem innego zasilanego egzoszkieletu było w stanie zilustrować 6 z 16 uczestników, którzy z powodzeniem poruszali się z prędkością większą niż 0,40 m/s36. Chociaż raporty z użyciem trzeciego zasilanego egzoszkieletu nie wykazały prędkości chodzenia 0,40 m/s22,44, przyszłe raporty mogą wykazywać zwiększoną prędkość chodzenia po dalszym szkoleniu i/lub adaptacji w tym urządzeniu. Do tej pory wszystkie badania z użyciem zasilanych egzoszkieletów wykazały, że osoby potrzebujące większego poziomu pomocy chodzą z mniejszą prędkością. Jedną z myśli omawianych w tych raportach było to, że chociaż niektórzy uczestnicy nie poruszali się powyżej prędkości 0,40 m/s, byli w stanie poruszać się na poziomie "nadzoru" zdefiniowanym w skali FIM. Raporty te sugerują, że dzięki dodatkowemu szkoleniu lub modyfikacjom urządzeń, można osiągnąć poruszanie się z tymi większymi prędkościami.

Wykazano, że wydatek energetyczny mierzony zużyciem tlenu zwiększa się przy chodzeniu wspomaganym przez egzoszkielet, ale nie powyżej progu, który jest nadmiernie męczący. Ośmiu uczestników, którzy poruszali się w zasilanym egzoszkielecie w średnim tempie 0,22 ± 0,11 m/s, wykazało zużycie tlenu podczas chodzenia na poziomie 11,2 ± 1,7 ml/kg/min i tętno 118 ± 21 bmp (48% ± 16% rezerwy tętna), z których oba stanowiły znaczny wzrost w porównaniu z siedzeniem i staniem17. ale znacznie poniżej maksymalnych przewidywanych wartości. W innym raporcie, w którym użyto innego zasilanego egzoszkieletu, oceniono zużycie tlenu u 5 uczestników podczas 2 napadów chodu i stwierdzono 9,5 ± 0,8 ml/kg/min podczas chodzenia z prędkością 0,19 ± 0,01 m/s i 11,5 ± 1,4 ml/kg/min podczas chodzenia z prędkością 0,27 ± 0,05 m/s21. Oba te badania wykazały, że uczestnicy poruszający się z umiarkowaną intensywnością przekraczali minimalny próg intensywności treningu określony przez American College of Sports Medicine jako skuteczny w korzyściach krążeniowo-oddechowych45. Sugeruje to, że urządzenia te mogą być używane przez dłuższy czas, zapewniając formę aktywności, która, jeśli jest wykonywana regularnie, może prowadzić do poprawy kondycji, składu ciała i profilu lipidowego użytkownika.

Zasilane egzoszkielety oferują formę zmodyfikowanej niezależności (poziom szósty zgodnie z definicją FIM) dla chodzenia i poruszania się na ziemi dla osób z funkcją kończyny górnej. Przyszłe urządzenia mogą być zaprojektowane tak, aby poruszać się z większą prędkością lub zapewniać większą możliwość zmiany pożądanej prędkości poruszania się. Przyszłe egzoszkielety mogą być również zaprojektowane dla osób z ograniczoną funkcją dłoni i ramienia (takich jak osoby z tetraplegią), utrzymując równowagę użytkownika z dodatkowym wsparciem tułowia i zapewniając inny mechanizm niż trzymanie kuli w celu utrzymania równowagi. Być może pewnego dnia odkrycia w dziedzinie kontroli mózgu zostaną włączone do kontroli ruchu chodu20. W tej rozwijającej się dziedzinie przedstawione podstawowe koncepcje szkoleniowe mogą mieć zastosowanie do obecnych i przyszłych zasilanych egzoszkieletów, ale powinny być dostosowane do użytkownika i używanego egzoszkieletu.

Standaryzowane strategie treningowe są obecnie wykorzystywane do udanego chodzenia wspomaganego przez egzoszkielet uczestników; Przyszłe modyfikacje tych urządzeń mogą wymagać dostosowania do paradygmatu szkolenia. Szkolenie wykwalifikowanych pracowników służby zdrowia zajmujących się SCI, aby odpowiednio przeszkolili osoby z SCI w zakresie chodzenia wspomaganego egzoszkieletem, jest niezbędne do dalszego stosowania i przepisywania tych urządzeń. Przyszłość tych urządzeń rysuje się w jasnych barwach; stosowanie zasilanych egzoszkieletów przez osoby z SCI stałoby się bardziej rozpowszechnione wraz z ustanowieniem programów treningowych w ośrodkach medycznych i rehabilitacyjnych na całym świecie. Ponadto przyszłe badania mogą wykazać, że regularne chodzenie wspomagane egzoszkieletem poprawia wiele wtórnych powikłań medycznych, które są związane z unieruchomieniem i paraliżem spowodowanym uszkodzeniem rdzenia kręgowego.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Wsparcie dla tej pracy uzyskało Narodowe Centrum Doskonałości ds. Medycznych Konsekwencji Urazów Rdzenia Kręgowego (VA RR&D #B9212C). Dwa z czterech zasilanych egzoszkieletów zostały wykorzystane na zasadzie wypożyczenia bez żadnych kosztów od ReWalk Robotics, Inc. (Marlborough, Massachusetts). Dodatkowo część uczestników otrzymała obuwie ortopedyczne, które zostało podarowane przez Aetrex Worldwide Inc. (Teaneck, New Jersey).

Pomoc od Denisa Doyle-Greena była nieoceniona podczas programu szkoleniowego i dziękujemy mu za to. Chcielibyśmy również podziękować fizjoterapeutom z Rehabilitacji i Urazów Rdzenia Kręgowego w Centrum Medycznym Jamesa J. Petersa VA za ich porady i konsultacje.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Zasilany egzoszkielet, taki jak ReWalk Ekso REX i Indego etc.
Loft strand Kule
Wygodne trampki

Bibliografia

  1. Kamenetz, H. L. A brief history of the wheelchair. Journal of the history of medicine and allied sciences. 24, 205-210 (1969).
  2. Nene, A., Patrick, J. Energy cost of paraplegic locomotion with the ORLAU ParaWalker. Spinal Cord. 27, 5-18 (1989).
  3. Massucci, M., Brunetti, G., Piperno, R., Betti, L., Franceschini, M. Walking with the advanced reciprocating gait orthosis (ARGO) in thoracic paraplegic patients: energy expenditure and cardiorespiratory performance. Spinal Cord. 36, 223-227 (1998).
  4. Ijzerman, M., et al. The influence of the reciprocal cable linkage in the advanced reciprocating gait orthosis on paraplegic gait performance. Prosthetics and Orthotics International. 21, 52-61 (1997).
  5. Kawashima, N., Taguchi, D., Nakazawa, K., Akai, M. Effect of lesion level on the orthotic gait performance in individuals with complete paraplegia. Spinal Cord. 44, 487-494 (2006).
  6. Solomonow, M., et al. The RGO Generation II: muscle stimulation powered orthosis as a practical walking system for thoracic paraplegics. Orthopedics. 12, 1309-1315 (1989).
  7. Nene, A., Hermens, H., Zilvold, G. Paraplegic locomotion: a review. Spinal Cord. 34, 507-524 (1996).
  8. Durfee, W. K., Rivard, A. Preliminary Design and Simulation of a Pneumatic, Stored-Energy, Hybrid Orthosis for Gait Restoration. ASME 2004 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, , American Society of Mechanical Engineers. 235-241 (2004).
  9. Goldfarb, M., Korkowski, K., Harrold, B., Durfee, W. Preliminary evaluation of a controlled-brake orthosis for FES-aided gait. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 11, 241-248 (2003).
  10. Hughes, J. Powered lower limb orthotics in paraplegia. Paraplegia. 9, 191(1972).
  11. Nene, A., Patrick, J. Energy cost of paraplegic locomotion using the ParaWalker--electrical stimulation" hybrid" orthosis. Arch Phys Med Rehabil. 71, 116(1990).
  12. McClelland, M., Andrews, B., Patrick, J., El Masri, W. Augmentation of the Oswestry Parawalker orthosis by means of surface electrical stimulation: gait analysis of three patients. Spinal Cord. 25, 32-38 (1987).
  13. Vukobratovic, M., Hristic, D., Stojiljkovic, Z. Development of active anthropomorphic exoskeletons. Medical and Biological Engineering and Computing. 12, 66-80 (1974).
  14. Stein, J., Bishop, L., Stein, D. J., Wong, C. K. Gait Training with a Robotic Leg Brace After Stroke: A Randomized Controlled Pilot Study. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 93, 987-994 (2014).
  15. Bortole, M., et al. The H2 robotic exoskeleton for gait rehabilitation after stroke: early findings from a clinical study. Journal of neuroengineering and rehabilitation. 12, 54(2015).
  16. Zeilig, G., et al. Safety and tolerance of the ReWalk exoskeleton suit for ambulation by people with complete spinal cord injury: A pilot study. Journal of Spinal Cord Medicine. 35, 96-101 (2012).
  17. Asselin, P., et al. Heart rate and oxygen demand of powered exoskeleton-assisted walking in persons with paraplegia. JRRD. 52, 147-158 (2015).
  18. Yang, A., Asselin, P., Knezevic, S., Kornfeld, S., Spungen, A. Assessment of In-Hospital Walking Velocity and Level of Assistance in a Powered Exoskeleton in Persons with Spinal Cord Injury. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation. 21, 100-109 (2015).
  19. Kolakowsky-Hayner, S. A., Crew, J., Moran, S., Shah, A. Safety and feasibility of using the EksoTM bionic exoskeleton to aid ambulation after spinal cord injury. J Spine. S4, (2013).
  20. Kilicarslan, A., Prasad, S., Grossman, R. G., Contreras-Vidal, J. L. High accuracy decoding of user intentions using EEG to control a lower-body exoskeleton. Engineering in medicine and biology society (EMBC), 2013 35th annual international conference of the IEEE, , IEEE. 5606-5609 (2013).
  21. Evans, N., Hartigan, C., Kandilakis, C., Pharo, E., Clesson, I. Acute Cardiorespiratory and Metabolic Responses During Exoskeleton-Assisted Walking Overground Among Persons with Chronic Spinal Cord Injury. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation. 21, 122-132 (2015).
  22. Kozlowski, A., Bryce, T., Dijkers, M. Time and Effort Required by Persons with Spinal Cord Injury to Learn to Use a Powered Exoskeleton for Assisted Walking. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation. 21, 110-121 (2015).
  23. Farris, R. J., et al. A preliminary assessment of legged mobility provided by a lower limb exoskeleton for persons with paraplegia. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 22, 482-490 (2014).
  24. Farris, R. J., Quintero, H. A., Goldfarb, M. Performance evaluation of a lower limb exoskeleton for stair ascent and descent with Paraplegia. Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2012 Annual International Conference of the IEEE, , IEEE. 1908-1911 (2012).
  25. Aach, M., et al. Voluntary driven exoskeleton as a new tool for rehabilitation in chronic spinal cord injury: a pilot study. The spine journal : official journal of the North American Spine Society. 14, 2847-2853 (2014).
  26. Kubota, S., et al. Feasibility of rehabilitation training with a newly developed wearable robot for patients with limited mobility. Arch Phys Med Rehabil. 94, 1080-1087 (2013).
  27. Wall, A., Borg, J., Palmcrantz, S. Clinical application of the Hybrid Assistive Limb (HAL) for gait training-a systematic review. Frontiers in systems neuroscience. 9, (2015).
  28. Bauman, W., et al. Effect of Pamidronate Administration on Bone in Patients with Acute Spinal Cord Injury. J Rehabil Res Dev. 42, 305-313 (2005).
  29. Bauman, W. A., et al. Zoledronic acid administration failed to prevent bone loss at the knee in persons with acute spinal cord injury: an observational cohort study. Journal of bone and mineral metabolism. , 1-12 (2014).
  30. Bauman, W., Spungen, A., Wang, J., Pierson, R. Jr, Schwartz, E. Continuous Loss of Bone During Chronic Immobilization: A Monozygotic Twin Study. Osteoporos Int. 10, 123-127 (1999).
  31. Garland, D., Adkins, R., Stewart, C. Fracture threshold and risk for osteoporosis and pathologic fractures in individuals with spinal cord injury. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation. 11, 61-69 (2005).
  32. Eser, P., Frotzler, A., Zehnder, Y., Denoth, J. Fracture threshold in the femur and tibia of people with spinal cord injury as determined by peripheral quantitative computed tomography. Arch Phys Med Rehabil. 86, 498-504 (2005).
  33. Lazo, M., et al. Osteoporosis and risk of fracture in men with spinal cord injury. Spinal cord. 39, 208-214 (2001).
  34. Yarkony, G. M., Bass, L. M., Keenan, V., Meyer, P. R. Contractures complicating spinal cord injury: incidence and comparison between spinal cord centre and general hospital acute care. Spinal Cord. 23, 265-271 (1985).
  35. Richardson, R. R., Meyer, P. R. Prevalence and incidence of pressure sores in acute spinal cord injuries. Spinal Cord. 19, 235-247 (1981).
  36. Hartigan, C., et al. Mobility Outcomes Following Five Training Sessions with a Powered Exoskeleton. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation. 21, 93-99 (2015).
  37. Maynard, F. M., et al. International standards for neurological and functional classification of spinal cord injury. Spinal cord. 35, 266-274 (1997).
  38. Granger, C. V., Hamilton, B. B., Linacre, J. M., Heinemann, A. W., Wright, B. D. Performance profiles of the functional independence measure. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 72, 84-89 (1993).
  39. Guyatt, G. H., et al. The 6-minute walk: a new measure of exercise capacity in patients with chronic heart failure. Canadian Medical Association Journal. 132, 919(1985).
  40. van Hedel, H. J., Wirz, M., Dietz, V. Assessing walking ability in subjects with spinal cord injury: validity and reliability of 3 walking tests. Arch Phys Med Rehabil. 86, 190-196 (2005).
  41. Podsiadlo, D., Richardson, S. The timed "Up & Go": a test of basic functional mobility for frail elderly persons. Journal of the American geriatrics Society. 39, 142-148 (1991).
  42. van Hedel, H. J. Gait speed in relation to categories of functional ambulation after spinal cord injury. Neurorehabilitation and neural repair. 23, 343-350 (2009).
  43. Perry, J., Garrett, M., Gronley, J. K., Mulroy, S. J. Classification of walking handicap in the stroke population. Stroke. 26, 982-989 (1995).
  44. Kressler, J., et al. Understanding therapeutic benefits of overground bionic ambulation: exploratory case series in persons with chronic, complete spinal cord injury. Arch Phys Med Rehabil. 95, 1878-1887 (2014).
  45. Pollock, M. L., et al. ACSM position stand: the recommended quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory and muscular fitness, and flexibility in healthy adults. Med Sci Sports Exerc. 30, 975-991 (1998).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Trening choduwiczenia r wnowagiprzenoszenie ci aru cia azakres ruchug sto mineralna ko cir wnowaga statycznar wnowaga dynamicznaumiej tno ci mobilno ci
Szkolenie osób z urazem rdzenia kręgowego w poruszaniu się przy użyciu zasilanego egzoszkieletu
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.