RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pt_BR
Menu
Menu
Menu
Menu
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
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Treinar uma pessoa com paralisia para deambular usando um exoesqueleto motorizado pode apresentar desafios. Os objetivos são apresentar os critérios de seleção de candidatos e os procedimentos de treinamento para caminhada assistida por exoesqueleto e outras habilidades de mobilidade que podem progredir à medida que o nível de habilidade do participante melhora.
Exoesqueletos motorizados tornaram-se disponíveis para deambulação terrestre em pessoas com paralisia devido a lesão medular (LM) que têm função intacta nos membros superiores e são capazes de manter o equilíbrio ereto usando muletas no antebraço. Para deambular em um exoesqueleto, o usuário deve adquirir a capacidade de manter o equilíbrio em pé, sentado e a mudança de peso apropriada a cada passo. Esta pode ser uma tarefa desafiadora para aqueles com déficits de sensação e propriocepção nas extremidades inferiores. Este manuscrito descreve os critérios de triagem e um programa de treinamento desenvolvido no James J. Peters VA Medical Center, Bronx, NY para ensinar aos usuários as habilidades necessárias para utilizar esses dispositivos em ambientes institucionais, domésticos ou comunitários. Antes do início do treinamento, os usuários em potencial são examinados quanto à amplitude de movimento apropriada das articulações do quadril, joelho e tornozelo. Pessoas com LM têm um risco aumentado de sofrer fraturas de membros inferiores, mesmo com esforço ou trauma mínimo, portanto, uma avaliação da densidade mineral óssea é realizada para reduzir o risco de fratura. Além disso, como parte da triagem, um exame físico é realizado para identificar contraindicações adicionais relacionadas à saúde.
Depois que a pessoa passar com sucesso em todos os requisitos de triagem, ela será liberada para iniciar o programa de treinamento. O dispositivo está devidamente ajustado para caber no usuário. Uma série de tarefas de equilíbrio estático e dinâmico são ensinadas e executadas pelo usuário antes de aprender a andar. A pessoa é ensinada a deambular em vários ambientes, desde superfícies internas até externas em superfícies irregulares ou variáveis. Uma vez habilidoso o suficiente para ser um candidato para uso doméstico com o exoesqueleto, o usuário é obrigado a designar um companheiro de caminhada que treinará ao lado deles. Juntos, a dupla deve demonstrar a capacidade de realizar várias tarefas avançadas para poder usar o exoesqueleto em seu ambiente doméstico / comunitário.
Muitas pessoas com lesão medular (LM) é incapaz de ficar de pé e deambular com ou sem o uso de um dispositivo de apoio ou assistência física. Durante séculos, a única opção de mobilidade para as pessoas com SCI grave tem sido a cadeira de rodas 1. Durante as últimas décadas, as pessoas com SCI ter tido a opção para complementar a sua mobilidade através de dispositivos ortopédicos passivos, tais como uma variedade de alternativo órtese marcha (RGO) 2-7. Estes dispositivos, no entanto, não têm sido mais amplamente utilizados devido ao esforço físico exigido pelo utilizador para deambulação com estes dispositivos. Os RGOs também têm limitações na capacidade de subir escadas, levantar-se e sentar-se 3,7. Têm sido feitos esforços para aumentar a eficiência destes dispositivos através da incorporação Funcional Estimulação Elétrica (FES) para alimentar o movimento e ajudar a facilitar a balançar para a frente do membro; No entanto, estes esforços não têm progredido além dos conceitos ou protótipos 8-12.Na década de 1970, os motores foram incorporadas com uma órtese para alimentar o movimento das articulações do quadril e joelho e foi bem sucedido em permitir que uma pessoa com SCI a tomar medidas 13. No entanto, inadequada da bateria e tecnologia de computador o tempo limitado o alcance do dispositivo, e um maior desenvolvimento foi abandonado 10,13.
Com os avanços tecnológicos recentes, vários exoesqueleto energizado foram desenvolvidos para permitir às pessoas com diversas patologias de deambular overground. Estes dispositivos exoesqueleto energizado foram estudadas em pessoas com acidente vascular cerebral 14,15, pessoas com pessoas completos e incompletos SCI 16-24, e outros com deficiência causando diminuição do controlo do suas extremidades inferiores 25-27. Embora os dispositivos diferentes, cada um requer treinamento e prática por parte do utilizador para um desempenho seguro. Três dos dispositivos mencionados exigem a utilização de muletas para deambular e manter o equilíbrio. A quarta mantém balancE e estabilidade devido à sua grande massa de platina e que amplia a base de suporte e reduz o centro de gravidade 20. Os três dispositivos que requerem crutching utilizar os mesmos princípios, embora haja algumas variações com a mecânica e métodos de controlar as acções desejadas devido a diferenças na concepção dos dispositivos.
Um programa de treinamento foi desenvolvido no James J. Peters VA Medical Center (JJPVAMC), Bronx, NY por um grupo de pesquisadores constituídos por um engenheiro biomédico, fisiologista, fisiatra, fisiologista do exercício, neurologista e fisioterapeutas. O programa de treinamento foi desenvolvido com um exoesqueleto energizado específica descrito previamente 17,18 mas incorpora conjuntos de habilidades que são aplicáveis a outros exoesqueleto energizado que requerem um conjunto de muletas para manter o equilíbrio. Todos os potenciais participantes foram selecionados antes de participar no programa de treinamento progressivo. A importância detriagem em pessoas com SCI é garantir ausência de complicações médicas contra-indicados que podem inibir o uso seguro desses dispositivos. Uma área de preocupação é de baixa densidade mineral óssea (DMO). Pessoas com SCI sofrem dramática perda óssea imediatamente após a lesão 28,29, que pode continuar por toda a vida 30. Esta perda de BMD resulta em um risco elevado de fracturas de ossos longos. Actualmente, não há nenhum tratamento eficaz para reduzir a perda óssea em pessoas com SCI completo do motor. Além disso, um limiar de fractura estabelecida para uma pessoa com SCI não existe, mas têm sido feitos esforços para identificar os critérios que podem ser utilizadas como um guia 31-33, juntamente com o julgamento clínico e história fractura. Outras contra-indicações podem ser tratadas e resolvidas, como a gama limitada de movimento (ADM) 34 e úlceras de pressão 35. Cada um dos diferentes exoesqueleto energizado pode exigir diferentes condições de elegibilidade, tais como o método de ROM, para ser um candidata para utilizar o dispositivo, a maioria dos quais têm sido descritos 17-19,21,22,36.
Depois que uma pessoa passou com sucesso todos os critérios de selecção, a instalação do dispositivo para o usuário e formação pode prosseguir. Montagem adequada do dispositivo é importante para evitar o contato inadequado de membros inferiores com o exoesqueleto, porque má montagem pode levar a contusões e / ou de pele abrasões 16. Os usuários podem ter limitado ou nenhum menor sensação de extremidade e propriocepção; esta falta de feedback sensorial e tátil dos pés pode contribuir para uma total falta de consciência do seu centro de equilíbrio, diminuindo a capacidade do usuário para dominar o dispositivo. Essa falta de consciência do centro de equilíbrio também podem levar a desafios com peso adequado deslocando tais como dificuldade em medir a extensão da frente e laterais mudança necessária durante o ciclo da marcha e peso inadequadamente cronometrado mudando, resultando em uso excessivo de peso rolamento em abraços e muletas para manutenção do equilíbrio. Uma vez que os fundamentos de mecanismos de pé equilíbrio e deslocamento de peso são adquiridas, o usuário é ensinado a andar no dispositivo. Várias sessões são necessárias para melhorar a pé e outras técnicas de mobilidade. Inicialmente, superfícies que são planas e lisas dentro do centro médico são usados para treinamento. No entanto, com melhor nível de habilidade, o usuário é desafiado com tarefas de forma incremental mais difíceis através da introdução de diferentes superfícies de caminhar, como tapete, asfalto, concreto, grama, e as superfícies desniveladas com diferentes graus de encostas.
O objetivo deste artigo é apresentar os critérios de triagem, montagem adequada e procedimentos de treinamento para o uso de um exoesqueleto energizado para caminhadas overground. Este programa foi desenvolvido para um dispositivo específico, que é descrito por outros 16-18, mas ele aborda aspectos e desafios que são comuns para os formadores de pessoal e das pessoas com SCI que participam exoskeletal auxiliared andando programas que podem utilizar outro exoesqueleto powered. Certos aspectos deste protocolo são específicas para o dispositivo usado na JJPVAMC. Além disso, alguns dos componentes do programa de treinamento foram desenvolvidos pelo fabricante, que inclui a orientação dos componentes do dispositivo, orientações básicas para um bom ajuste e posição básica e instruções de habilidade de estar. Os pesquisadores da JJPVAMC desenvolvidas todas as atividades de treinamento realizadas uma vez que o utilizador está de pé. Estes incluem a valorização do pé e instruções de formação sentado, em pé habilidades de equilíbrio, habilidades de progressão de caminhada interior, exterior habilidades curta progressão e outras tarefas de mobilidade para chegar, parando, girando, e vários tipos de navegação de porta / limiar.
Nota: O protocolo de treinamento descrito dentro deste manuscrito foi desenvolvido durante um projeto piloto intitulado: "O sistema de passeio ReWalk exoesqueléticas para pessoas com paraplegia" registrados com identificador ClinicalTrials.gov NCT01454570. Desenvolvimento de um programa de treinamento não era o objectivo deste projecto-piloto no entanto; o programa de formação evoluiu durante o curso da realização do presente estudo. O protocolo do estudo e termo de consentimento foram revisados e aprovados pelo Conselho de Revisão Institucional da JJPVAMC (IRB). Todo o estudo e os procedimentos foram explicados a cada participante do estudo. O potencial participante foi dada a oportunidade de fazer perguntas e foi encorajado a tomar tanto tempo quanto necessário antes de consentir.
Recrutamento 1. Participante
2. Fitting
Nota: Os procedimentos de montagem foram desenvolvidos por o fabrico do dispositivo. A metodologia de montagem de uma pessoa com o dispositivo também irá variar entre os diferentes exoesqueletos. Os médicos devem referir-se a cada um dos procedimentos do fabricante específico.
3. Donning
Nota: Os procedimentos de calçar foram desenvolvidos por o fabrico do dispositivo. A metodologia de vestir uma pessoa ao exoesqueleto energizado pode variar entre os diferentes dispositivos e os médicos devem consultar os procedimentos do fabricante.
4. Standing
ENT "> Nota: O procedimento de stand-up foi desenvolvido pelo fabricante do dispositivo e pode variar entre os diferentes exoesqueletos clínicos devem referir-se a procedimentos do fabricante..5. Balance pe
Nota: Os procedimentos de balanço permanentes foram desenvolvidas pelos pesquisadores da JJPVAMC. Pode haver alguns procedimentos que são específicos para o dispositivo utilizado, mas a maioria dos procedimentos devem traduzir a outros exoesqueleto energizado.
Nota: Os procedimentos de caminhada são uma mistura de procedimento desenvolvido pela equipe do JJPVAMC e na fabricação do dispositivo. O mecanismo de andar inbuilt no exoesqueleto energizado e o padrão de muleta dupla utilizado no dispositivo foi desenvolvido pelo fabricante; no entanto, a abordagem de ensinar o participante como executar corretamente o pé, mecanismo de prestar assistência e o desfecho utilizado para gravar o nível de assistência foi os esforços dos pesquisadores da JPVAMC. Embora, alguns procedimentos são específicos para o exoesqueleto energizado usado, a maior parte dos procedimentos são traduzíveis a outros exoesqueleto energizado que usam muletas para manter o equilíbrio.
7. metas progressivas de Formação Mobility
Nota: Os objetivos do treinamento de mobilidade foram desenvolvidos no JJPVAMC e incorporada dentro dos critérios de avaliação de proficiência para usar o exoesqueleto energizado no ambiente doméstico pelo fabricante.
8. As avaliações dos Andar
Nota: As avaliações de passeio utilizados são os testes clínicos padrão que foram estabelecidos por outros.
9. Sessão
Nota: Os procedimentos para sentar foram desenvolvidas pelo fabricante do dispositivo e pode variar entre os diferentes exoesqueletos. Os médicos devem consultar os procedimentos do fabricante.
10. Doffing
Nota: Os procedimentos DOFFING foram desenvolvidos por o fabrico do dispositivo. A metodologia do tirando o exoesqueleto energizado pode variar entre os diferentes dispositivos. Os médicos devem consultar os procedimentos do fabricante.
As seguintes medidas são obtidos ao longo da formação. Duas mãos e uma habilidades de equilíbrio muleta handed são cada um avaliado por 1 min como "capaz" ou "não é possível" para manter o equilíbrio (Figura 2). avaliações de passeio por tempo e distância são obtidos ao longo das sessões de treinamento usando o TC6, 10MWT eo TUG. Exoskeletal assistida andar em superfícies comumente encontradas são testados em ambientes fechados (Figuras 3 e 4) e ao ar livre (Figuras 5-6). Outras técnicas de mobilidade, tais como navegar portas (Figuras 7 e 8), atingindo mais de cabeça em um gabinete (Figura 9) e estar fora em um banco de parque (Figura 10) são avaliados como "capazes" de realizar ou "não é possível" para realizar .
curta média acelera durante o 10MWT em 10 SESsion intervalos durante as primeiras 60 sessões são representados (Figura 11). Este gráfico mostra os participantes têm diferentes capacidades inicial para usar o exoesqueleto powered e taxas que variam de melhora entre os usuários. A ± desvio médio padrão de inclinação do melhor linha de ajuste é 0,0048 ± 0,004 m / seg e valores variaram ,00026-,015 m / seg. Isto indica que, embora cada participante melhorou a taxas variáveis andavam uma média de 0,0048 m / seg mais rápido cada sessão. A ± desvio médio padrão dos melhores intercepção ajuste é 0,16 ± 1,8 m / seg e os valores variaram de -0,026 a 0,50 m / seg. Isso indica que os participantes médios têm uma velocidade inicial média de 0,16 m / seg; com alguns participantes que têm quase nenhuma capacidade de deambular e outros têm uma capacidade muito boa nos estágios iniciais de formação.
assistência treinador afeta o desempenho; aqueles que precisam de um maior nível de assistance andar mais devagar do que aqueles que são mais proficientes e independente no uso do sistema 18. As três medidas curta de teste, embora semelhante, fornecer informações de proficiência diferente. O 10MWT fornece uma indicação da melhor esforço de velocidade (m / seg) que o utilizador é capaz de deambulação no dispositivo. A distância TC6, quando convertido a velocidade em m / s, fornece uma velocidade média de caminhada e é uma indicação da consistência de andar no exoesqueleto. Uma vez que o temporizador continua quando o usuário pára acidentalmente andar, a velocidade de um TC6 que está mais perto de o melhor 10MWT esforço indica que a pessoa teve uma curta consistente e menos paradas. O TUG requer muitas habilidades a serem executadas em combinação consecutiva. O TUG é uma medida da capacidade global da pessoa para incorporar em pé, andando, voltando, parando, e sentar-se no exoesqueleto powered. Uma visão geral do TC6, 10MWT e as medidas TUG foram previamente descritos por Yang 1 E 8 são apresentados na Tabela 1 juntamente com a informação demográfica paciente dos participantes.

Figura 1. Dois equilíbrio muleta handed. Este número demonstra uma pessoa que está ainda e equilibrar com as duas muletas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Um equilíbrio muleta handed. Este número demonstra uma pessoa que está ainda e equilibrando com apenas 1 muleta. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.


Figura 4. Andar no tapete. Este número demonstra uma pessoa que anda dentro sobre uma superfície atapetada. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. ng> Passeio ar livre na grama. Este número demonstra uma pessoa que anda ao ar livre na grama. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6. Andar em encostas. Este número demonstra uma pessoa que anda ao ar livre abaixo de um entalhe meio-fio. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7. Navegando um elevador. Este número demonstra uma pessoa que anda fora de uma porta cronometrado colocação como uma porta de elevador.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig7large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 8. Ao sair de uma porta giratória. Este número demonstra uma pessoa que anda fora de uma porta giratória. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 9. gabinete Overhead e bancada alcance. Este número demonstra uma pessoa retirar peças de um armário em cima. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figu ré.

Figura 10. Sentado fora em um banco do parque. Este número demonstra uma pessoa sentada fora em um banco do parque. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 11. Média de Velocidades 10MWT dez sessões. Os dados demonstram as velocidades 10MWT durante as primeiras 60 sessões de treino em média por intervalos de sessão dez. O eixo x descreve as sessões e o eixo y descreve a velocidade média (m / seg), calculado a partir do resultado obtido 10MWT durante a sessão, os participantes formação. A melhor linha de ajuste linear foi revestida sobre os resultados de cada participante.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig11large.jpg" target = "_ blank"> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Características demográficas | Testes de caminhada (WT) e níveis de assistência (CFF) | |||||||||||||
| SID | Idade (y) | Ht (cm) | em peso (kg) | Gênero | DOI (y) | LOI | AIS | 10 m WT | 6-min WT | TUG | (LOA) | Avaliar- Sessão mento | ||
| (seg) | (m / seg) | (m) | (m / seg) | (seg) | ||||||||||
| 1 | 34 | 173 | 66,7 | Masculino | 9 | T4 | B | 39 | 0,26 | 90 | 0,25 | 83 | min | 89 |
| 2 | 48 | 168 | 68 | Masculino | 4 | T10 | UMA | 62 | 0,16 | 51 | 0,14 | NP | min | 18 |
| 3 | 44 | 183 | 77,1 | Masculino | 4,5 | T4 | UMA | 20 | <td> 0,50209 | 0.58 | 56 | MI | 63 | |
| 4 | 58 | 160 | 64,4 | Fêmea | 1,5 | C8 / T8 | A (NT) | 24 | 0,42 | 139 | 0,39 | 59 | MI | 43 |
| 5 | 61 | 175 | 72,6 | Masculino | 14 | T11 | UMA | 23 | 0,44 | 137 | 0,38 | 66 | MI | 37 |
| 6 | 24 | 185 | 74,8 | Masculino | 5 | T5 | UMA | 56 | 0,18 | 60 | 0,17 | NP | min | 12 |
| 7 | 40 | 183 | 88,5 | Masculino1,5 | T1 | B | 61 | 0,16 | 51 | 0,14 | 70 | S | 102 | |
| 8 | 56 | 175 | 83,9 | Masculino | 3 | T9 | UMA | 22 | 0,46 | 151 | 0,42 | 116 | S | 51 |
| 9 | 50 | 183 | 99,8 | Masculino | 11 | T7 | UMA | 17 | 0,59 | 208 | 0.58 | 56 | MI | 56 |
| 10 | 37 | 170 | 65,8 | Masculino | 6 | T2 | UMA | 22 | 0,46 | 150 | 0,42 | 63 | min | 59 |
| 11 | 64 | 173 | 72,8 | Masculino | 3 | T2 | UMA | 78 | 0,13 | 46 | 0,13 | NP | Mod | 28 |
| 12 | 37 | 152 | 65,8 | Fêmea | 19 | C8 | C (NT) | 14 | 0,71 | 256 | 0,71 | 42 | MI | 39 |
Tabela 1. Características dos participantes e resultados teste de caminhada de SID = Número de identificação assunto.; y = anos; cm = centímetros; kg = quilograma; DOI = duração de lesão; LOI = nível da lesão; AIS = American Spinal Injury Association Scale Impairment; LOA = nível de assistência; s = segundos; m = metros; NP = não-realizada e NT = não-traumática SCI. LOA foi adaptado do FIM como um dos seguintes procedimentos:assistência moderada (Mod) - participante realiza 50% a 74% da tarefa; assistência mínima (Min) - o usuário executa 75% ou mais da tarefa; supervisão (S) - o treinador não está tocando o participante, mas está perto o suficiente para chegar na para fornecer suporte para o equilíbrio ou orientação sempre que necessário; e independência modificada (MI) - o treinador não fornece qualquer tipo de assistência, eo participante é totalmente independente ao andar no dispositivo. Re-impressão com permissão, de Yang A, Asselin P, Knezevic S, Kornfeld S, Spungen A. Avaliação da intra-hospitalar velocidade de caminhada e nível de assistência em um exoesqueleto energizado em pessoas com lesão medular. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2015; 21 (2): 100-109. Copyright (C) 2015 Thomas Terra Publishers, Inc.
Os autores não têm nada a divulgar.
Treinar uma pessoa com paralisia para deambular usando um exoesqueleto motorizado pode apresentar desafios. Os objetivos são apresentar os critérios de seleção de candidatos e os procedimentos de treinamento para caminhada assistida por exoesqueleto e outras habilidades de mobilidade que podem progredir à medida que o nível de habilidade do participante melhora.
O apoio para este trabalho foi obtido pelo Centro Nacional de Excelência em Pesquisa e Desenvolvimento de Reabilitação VA para as Consequências Médicas da Lesão da Medula Espinhal (VA RR&D #B9212C). Dois dos quatro dispositivos de exoesqueleto motorizados foram usados por empréstimo sem nenhum custo da ReWalk Robotics, Inc. (Marlborough, Massachusetts). Além disso, uma parte dos participantes obteve sapatos ortopédicos que foram doados pela Aetrex Worldwide Inc. (Teaneck, Nova Jersey).
A assistência de Denis Doyle-Green foi inestimável durante o programa de treinamento e agradecemos a ele por isso. Também gostaríamos de agradecer aos fisioterapeutas dos Serviços de Reabilitação e Lesão da Medula Espinhal do James J. Peters VA Medical Center por seus conselhos e consultas.
| Exoesqueleto motorizado, como ReWalk Ekso REX e Indego etc. | |||
| Loft strand Muletas | |||
| Tênis | confortáveis |