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생체공학

Treinar Pessoas com lesão medular de deambular Usando um exoesqueleto energizado

Published: June 16, 2016
doi:
10.3791/54071
, , , ,
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

Summary

Training a person with paralysis to ambulate using a powered exoskeleton may present challenges. The goals are to present the candidate selection criteria and the training procedures for exoskeletal-assisted walking and other mobility skills that can be progressed as the participant’s skill level improves.

Abstract

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper extremity function and are able to maintain upright balance using forearm crutches. To ambulate in an exoskeleton, the user must acquire the ability to maintain balance while standing, sitting and appropriate weight shifting with each step. This can be a challenging task for those with deficits in sensation and proprioception in their lower extremities. This manuscript describes screening criteria and a training program developed at the James J. Peters VA Medical Center, Bronx, NY to teach users the skills needed to utilize these devices in institutional, home or community environments. Before training can begin, potential users are screened for appropriate range of motion of the hip, knee and ankle joints. Persons with SCI are at an increased risk of sustaining lower extremity fractures, even with minimal strain or trauma, therefore a bone mineral density assessment is performed to reduce the risk of fracture. Also, as part of screening, a physical examination is performed in order to identify additional health-related contraindications.

Once the person has successfully passed all screening requirements, they are cleared to begin the training program. The device is properly adjusted to fit the user. A series of static and dynamic balance tasks are taught and performed by the user before learning to walk. The person is taught to ambulate in various environments ranging from indoor level surfaces to outdoors over uneven or changing surfaces. Once skilled enough to be a candidate for home use with the exoskeleton, the user is then required to designate a companion-walker who will train alongside them. Together, the pair must demonstrate the ability to perform various advanced tasks in order to be permitted to use the exoskeleton in their home/community environment.

Introduction

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.

Protocol

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 Realizar uma avaliação pré-triagem com os potenciais participantes. Resumidamente explicar os detalhes do processo de treinamento (duração do estudo, vezes por semana,horas por dia). Explicar os riscos conhecidos de participação (abrasões da pele, lesão potencial se alguém cair e o potencial de acontecimentos imprevisíveis). Nota: Dentro deste protocolo as sessões de treinamento ocorreu 3 vezes por semana e durou entre 60 a 90 min. A frequência e / ou duração específica das sessões de treinamento não são necessários para que os participantes a aprender a usar o exoesqueleto powered. Descrever as restrições médicas para o participante em potencial, tais como: baixa densidade mineral óssea no quadril ou do joelho, a história recente de fraturas, incapaz de tolerar em pé, fraca resistência da extremidade superior e, controle de tronco fraco. Rever os critérios de inclusão e exclusão, a fim de continuar com o processo de triagem. Incentivar o participante em potencial para fazer perguntas. Fornecer tempo suficiente para solucionar quaisquer dúvidas e responder a perguntas. Nota: As restrições antropométricas para a exoesqueleto energizado específico utilizado aqui foram aplicadas à inclusisobre os critérios de: altura <160 ou> 190 cm e peso <100 kg. Se a avaliação prescreening for bem sucedido, em seguida, fornecer uma explicação detalhada do estudo e iniciar o processo de triagem. Executar uma absorciometria radiológica de dupla energia (DXA) scan para avaliar a densidade mineral óssea bilateralmente na altura do quadril e joelho. Nota: A instalação tem limitado o uso dos exoesqueletos para pessoas que têm um T-Score na anca total e colo femoral para ser maior que -3,5 e uma DMO na tíbia proximal e distal do fêmur ser superior a 0,60 g / cm 2. Estes valores não eliminam o risco de fractura, mas foram escolhidos, num esforço para reduzir o risco. Os médicos são encorajados a rever a literatura relevante e ajustar os valores de acordo com a sua interpretação da informação 31-33. Execute as Normas Internacionais para Neurológicas Classificação das SCI (ISNSCI) 37 exame para evalnível de lesão uate, função motora e sensação. Nota: Neste estudo participantes de pesquisa piloto com diferentes níveis de lesões foram incluídos e são apresentados na Tabela 1 As pessoas com paraplegia são os usuários predominantes;. no entanto as pessoas com lesões cervicais que têm escores motores extremidade superior de 4 ou melhor para os grupos musculares individuais e são capazes de manter o equilíbrio com as muletas pode ser um candidato para a utilização deste exoesqueleto, bem como outros exoesqueleto energizado. Obter uma história geral médicos e avaliação física, que também inclui a amplitude de movimento dos ombros, quadris e joelhos, e verificação de pele das áreas na extremidade inferior e parte inferior das costas que os contactos do exoesqueleto powered. Nota: As pessoas com hip limitado e gama de movimento do joelho de 20 ° de flexão ou superior em qualquer articulações foram excluídos. alcance suficiente Além disso, os ombros devem ter tido de movimento para conseguir colocação muleta adequada para realizar o sit-to-pé e stand-to-sentar manobras. Os participantes também devem estar livres de quaisquer úlceras de pressão nas extremidades inferiores, particularmente em qualquer área com contato direto com o exoesqueleto. Esses critérios podem variar para cada dispositivo e os médicos devem consultar o fabricante para obter os requisitos específicos para esse exoesqueleto powered. 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. Coloque o participante em uma posição supina. Usando uma fita métrica flexível, determinar a largura pélvica, comprimento da perna superior e inferior do comprimento da perna e gravar em centímetros. Meça o comprimento da perna superior a partir do ponto mais proeminente do trocânter maior do quadril para a linha de articulação do joelho. Medir o otheR membro da mesma maneira. Grave qualquer discrepância de comprimento dos membros. Ajustar o exoesqueleto alimentado a partir do centro do eixo da anca para o centro do eixo do joelho de acordo com a distância medida em cada um dos comprimentos de perna superior do participante. Medir o comprimento da perna inferior da linha de articulação do joelho a parte inferior do pé. Repetir a medição para o outro comprimento da perna. Ajustar o comprimento da parte inferior da platina para o centro do eixo do joelho no exoesqueleto alimentado para cada membro inferior de acordo com as distâncias medidas a partir do participante. Ajustar a largura da-exoesqueleto energizado usando tamanhos diferentes bandas pélvicos. Selecione a banda pélvica, colocando o participante na posição sentada em uma cadeira ou banco com uma traseira aberta. Coloque a banda pélvica mais próximo em tamanho para a largura pélvica do participante por trás da pessoa e, lentamente, movê-lo para a frente para testá-lo para um ajuste. Permitir até 1 cm em ambos os lados da cinta pélvica. Nota:Outros exoesqueleto energizado são ajustadas de uma maneira diferente e ajuste adequado deve ser obtido de acordo com as especificações do fabricante. Depois de escolher o tamanho da faixa pélvica apropriado, apor a banda pélvica aos pilares torácicas na posição neutra ou centrado. Após a participar está na posição de pé, ajustar a posição dianteira / traseira de forma apropriada, se necessário, de modo que o trocânter está em linha com a rotação da articulação do quadril. Nota: A banda pélvica pode ser configurado para que ele possa empurrar os quadris anterior ou posteriormente. A posição neutra ou centralizado é a configuração da banda pélvica para que permitem ajustes de quantidades iguais anterior ou posteriormente. Fit e ajustar a placa de pé, removendo sapato do participante, removendo a palmilha do sapato, em seguida, coloque o maior platina possível dentro do sapato. Coloque a sola interior na parte superior da platina. Ajuste a assistência dorsiflexion da platinapelo ajuste fino da tensão sobre o mecanismo de mola no tornozelo. Depois de completar todas as medições, o sistema está agora pronto para vestir pelo participante. 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. Coloque o exoesqueleto na posição sentada em uma cadeira com o cintas aberto. Nota: A cadeira ideal tem um assento acolchoado de largura e não deve ter apoios para braços ou rodas. Instruir o participante para colocar sua cadeira de rodas ao lado do exoesqueleto sentados em um pequeno ângulo. Peça o participante para transferir para o dispositivo, colocando uma mão sobre o dispositivo, a outra sobre a sua cadeira de rodas. Certifique-se de que o participante realiza a transferência para o dispositivo com um movimento contínuo. Se the participante for incapaz de completar a transferência em um movimento, incentivá-los a descansar momentaneamente na "coxa" parte do exoesqueleto superior, e retomar a transferência com um segundo movimento. Nota: Assistência com a transferência pode ser fornecido, se necessário. Após o participante está encaixado corretamente no dispositivo, instruir o participante para o primeiro lugar os pés nos sapatos, em seguida, continuar a obter as tiras começando no ponto mais distal e movendo-se proximamente o corpo, terminando com as tiras no peito. Se necessário, use o recurso de controle manual para flexionar o quadril um pouco e estender o joelho permitir uma mais fácil colocação dos pés nos sapatos. Passe cuidadosamente o pé no sapato, tendo especial cuidado para garantir que os dedos não estão enroladas. Uma vez que o pé é adequadamente no sapato, o uso dos controles manuais para mover a perna e pé de costas no chão, em seguida, apertar o sapato. Siga os mesmos passos para assegurar colocação adequada do segundo pé no sapato. Depois de garantir os pés nos sapatos, prende as correias diretamente abaixo dos joelhos, seguido por assegurar as correias acima dos joelhos e aquelas para as coxas. Tome cuidado para evitar amassar de roupa debaixo das cintas para evitar a fricção indesejada e / ou pontos de pressão de contato. Fixe o peito inferior e superior cintas passado. Uma vez que o participante está preso no dispositivo, examiná-los de qualquer contato impróprio, vestuário ou pressão amassado pontos. Após a identificação de um ponto de pressão, libertar a pressão, ajustando o ajuste e adição ou remoção de enchimento conforme apropriado. Nota: Examine o ajuste, enquanto sentado, em pé e depois de caminhar alguns passos. O participante pode mudar ligeiramente quando em pé e depois de uma curta que pode levar a outros pontos de contato que podem ser identificadas por re-exame. 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.. Após a montagem, introduzir o participante para as funções gerais do exoesqueleto. Explicar o controlador específico ao dispositivo. Informará o participante que ele / ela vai ser esperado para se tornar o mais independente possível com o exoesqueleto. Explique que a independência será realizado por aprender a controlar as funções do aparelho e que há metas de longo prazo para se tornar independente curto prazo e. Nota: Inicialmente o formador opera os controlos para iniciar o movimento desejado do exoesqueleto energizado, no entanto, é importante que o utilizador introduz-se no dispositivo e cientes de como funciona tão cedo quanto possível durante o processo de formação. Uma vez confortável no dispositivo, o usuário assume os controles e iniciar seus próprios movimentos. equipar tele participante com um conjunto de muletas de antebraço para ajudar com equilíbrio e capacidade de manobra do dispositivo. Enquanto está sentado no exoesqueleto, instruir o participante para colocar as pontas das muletas posteriormente de forma a permitir-lhes a capacidade de empurrar o seu peso sobre seus pés. Isso garante que o exoesqueleto pode estender as articulações do quadril e joelho executam a maior parte do trabalho durante a manobra de pé. Nota: Muletas são necessários para todas as manobras no dispositivo, incluindo em pé, andando, voltando-se, e sentado. Os participantes não estão autorizados a usar o exoesqueleto sem as muletas. Alguns exoesqueletos energizados pode permitir o uso de um andador ou bengala para manter o equilíbrio. Explicar o procedimento sit-to-stand para o participante. Ter um treinador auxiliar de trás do usuário, e outro guarda da frente. Instruir o participante para ficar em sua própria e única assistência uso trainer, conforme necessário. Instruir o participante para colocar as muletas posteriormente einclinar para a frente, enquanto empurrando as muletas para ajudar o dispositivo em pé-los depois de pressionar o comando "Stand". Nota: Inicialmente, incentivar o usuário a se concentrar na colocação muleta adequada, enquanto o treinador usa o controlador para iniciar o exoesqueleto potência para standup. 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. Depois de ficar com um treinador de guarda por trás, tem o segundo treinador ficar na frente do usuário e demonstrar as metas de equilíbrio em pé. Nota: Medir a pressão arterial após a pé e periodicamente durante a sessão de treinamento para identificar se uma hipotensão ortostática ou episódio disreflexia autonômica é experimentado pelo usuário. Antes dettempting a andar, garantir que o participante demonstra os seguintes recursos: Tem o participante demonstrar a capacidade de permanecer na posição "casa" com as duas muletas para manter o equilíbrio (Figura 1). Nota: Coloque um espelho na frente do participante para fornecer feedback visual e ajudar a corrigir imprópria magra, bem como manter o equilíbrio na posição vertical na posição de "casa". Tem a prática participante ligeira mudança de seu peso lateralmente e posteriormente para compreender a localização ea sensação de a posição inicial. Instruir o participante a manter o equilíbrio com apenas uma muleta (Figura 2). Instruir o participante para praticar esta ação, levantando uma muleta fora do chão e segurando essa posição por até 1 minuto. Instruir o participante para a prática de um equilíbrio exercício de uma mão adicional. Nota: Esta manobra é semelhante ao anterior, mas com o complexo adicionados dade de ter balanceamento de um braço enquanto o braço contralateral atinge mais de tocar o pulso do braço de equilíbrio, simulando selecção de acções no controlador. Repita estes exercícios para garantir o participante é capaz de realizar estas manobras usando ambos os braços para manter o equilíbrio. Depois de praticar as habilidades de equilíbrio em pé muleta, ensinar o participante a ponderar deslocar lateralmente, permitindo um pé para descarregar, com o objetivo de levantar o pé completamente fora do chão por 5 s. Instrua o usuário a repetir este exercício, tentando descarregar com a outra perna. Peça ao participante de peso mudança no anterior e instruções posteriores ao colocar adequadamente muletas frente e para trás para manter o equilíbrio. Repita exerce 5.2.2 – 5.2.5 cinco a dez vezes durante a primeira sessão. Continue a praticar esses exercícios durante as sessões seguintes até que o usuário se sente confortável com eles. "> 6. Andar 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. Instruir o participante no mecanismo de andar com exoesqueleto powered. O exoesqueleto energizado particular usado exige que o participante para mudar o seu peso para o pé esquerdo, enquanto unweighting simultaneamente o pé direito. Usando o controlador,o treinador seleciona o modo "Walk" e pede ao participante para se deslocar um pouco para a frente (para um destino pré-determinado); este iniciará balanço para a frente da perna direita. Instrua o usuário que uma vez que a perna direita tenha concluído o balanço, para mover as suas muletas para frente, enquanto deslocando simultaneamente o seu peso para a frente e para a direita, a fim de manter o equilíbrio enquanto pisar no pé direito, e unweighting o pé esquerdo. Explique que o dispositivo, a detecção do movimento do participante, iniciará a frente balançando da perna esquerda. Realizar caminhada contínua, repetindo o movimento crutching frente e peso sequência deslocando para cada perna consecutivamente. Incentivar os treinadores para prestar assistência, conforme necessário, no entanto a fazê-lo minimamente. Nota: O nível de assistência, determinada pela medida de independência funcional (FIM) 38, é avaliado pelo treinador e registrados. Identificar o usuário, segurando a pexoesqueleto owered ou o participante para prestar apoio, se necessário. Corrija o usuário como ele / ela executa o peso adequado mudando durante a caminhada. Se necessário, ter um segundo treinador prestar assistência e feedback tático em uma área do corpo que o usuário tem sensação intacta (como os ombros). Nota: Os formadores são desencorajados a prestar assistência através do exoesqueleto energizado ou abaixo do nível da lesão, pois o usuário normalmente não é capaz de sentir a assistência, que pode levar à dificuldade em aprender a ajustar a sua parte superior do corpo de deambular corretamente no dispositivo. Explicar ao usuário o mecanismo para o exoesqueleto energizado para parar de andar. O exoesqueleto energizado particular usado é acionado para parar quando ele não detecta qualquer movimento mais adiante sobre o membro contralateral, ou se o usuário não fornece uma mudança de peso adequado permitindo a perna de balanço para fazer contato com o chão. Nota: Parando à vontade ou em um parlocalização espe- é praticada e é uma das habilidades incluídas no programa de treinamento. 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. Explicar e descrever a lista de técnicas de mobilidade a ser praticado como parte do treinamento (Figura 3). Instruir o participante a utilizar o controlador do exoesqueleto energizado e se tornar o mais independente possível usar o exoesqueleto alimentado. Nota: O exoesqueleto energizado utilizado neste ensaio tinham os controlos integrados num controlador usado no pulso. Ensinar o participante a fazer 90 e 180 graus voltas durante a caminhada no sistema. Instruir o participante para navegar para descansar em uma parede, parando ao lado da parede etransformando assim a sua volta pode inclinar-se contra ela. Nota: Isso permite que a pessoa a descansar sem a necessidade de contar com as muletas para o equilíbrio. Incorporar diferentes superfícies de caminhar durante as sessões de treinamento para que as práticas dos participantes a pé em superfícies adicionais, tais como tapete (Figura 4), ​​concreto, asfalto e grama (Figura 5). Têm a caminhada participante em superfícies com inclinações diferentes, como uma rampa, descendo uma rampa, freio recorte e superfícies irregulares (Figura 6). Então, tem a caminhada participante em um ambiente barulhento, como um corredor com outros pedestres. Nota: Andar em um ambiente ruidoso pode ser um desafio para algumas pessoas uma vez que eles são incapazes de ouvir o som dos motores que fornece uma that áudio por um período adequado de peso turno. Tem o participante parar no comando ou na vontade. navegação prática de limiares de entrada, abertura e fechamento de balanço queRUP, abertura e fechamento de portas de diferentes lados, e caminhar através de portas automáticas e / ou rotativos (Figuras 7 e 8). Nota: A capacidade de executar essas habilidades de mobilidade adicionais são avaliados como "capaz" ou "incapazes" para executar a manobra. Incorporar atividades adicionais, como chegar em cima da cabeça em um gabinete (Figura 9) ou fora sentado em e levantar-se de um banco de parque (Figura 10). 8. As avaliações dos Andar Nota: As avaliações de passeio utilizados são os testes clínicos padrão que foram estabelecidos por outros. Realizar um teste de caminhada de 6 minutos (TC6). Tem o participante iniciar a caminhada e instruir o participante para continuar andando. Após 6 min pedir ao participante para parar. Nota: O TC6 39,40 é a distância que o participante é capaz de ambulate com o exoesqueleto alimentado ao longo de um período de 6 min de tempo. Caso o participante acidentalmente acionar o dispositivo para parar de andar durante o TC6, o relógio continua a registar o tempo e o participante é encorajado a recuperar a sua / seu equilíbrio, serenidade, e re-iniciar o dispositivo para continuar andando o mais rápido possível. Faça esse teste com um treinador dedicado a mancha e um formador adicional, usando uma roda de medição para determinar a distância e um cronômetro para medir o tempo decorrido. Expresse o TC6 em metros percorridos em 6 min e calcular a velocidade média de caminhada (metros total percorrida em 6 min / 360 seg) e expressá-lo como m / seg. Nota: O TC6 é a distância total percorrida durante um período de 6 min cronometrada e é obtida no decurso do programa de treino. O TC6 é a avaliação primária utilizada para determinar a progressão da habilidade andando no exoesqueleto. Realizar o teste TC6, logo que o participante entende a mechanismo de andar com exoesqueleto powered e é capaz de tomar vários passos. Use a função de colo de o cronômetro durante o TC6 depois de cobrir a 10 m de distância para registrar o tempo de 10 m. Identificar e registrar o melhor tempo de 10 m alcançado no TC6. Nota: O teste de caminhada de 10 metros (10MWT) 40 é o melhor momento de esforço (segundos) que leva o participante a andar uma distância de 10 m, e é gravado enquanto a pessoa realiza o TC6. Use a cronometrado-up-and-go (TUG) 40,41 teste como um indicador de quanto em pé, andando girando, ea função que o indivíduo tem de estar. Realizar o teste TUG medindo o tempo que leva o participante a se levantar de uma posição sentada, caminhar 10 pés, virar-se, andar para trás e sentar-se novamente. Inicie o tempo uma vez que a pessoa inicia o dispositivo para levantar e o tempo pára quando a pessoa está sentada com segurança no assento. Nota: Os resultados desta medição não são representativos da tradivezes TUG cionais porque incorpora o tempo previsto para a colocação muleta adequada após o seletor de modo indica posição é desejado. A medição TUG representa a capacidade da pessoa para usar o sistema exoskeletal já que incorpora vários aspectos da mobilidade no dispositivo. 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. Coloque uma cadeira atrás do usuário quando ele ou ela está pronta para se sentar. Usando o controlador do exoesqueleto, coloque o exoesqueleto no modo de sentar. Nota: Inicialmente, o treinador opera o controlador durante o movimento efetivo do exoesqueleto energizado, porém como com pé, é importante que o usuário ser introduzido para o controlador e cientes de suas funções o mais cedo possível durante o pro treinamentograma. Uma vez confortável no dispositivo, o usuário é solicitado a operar o controlador e iniciar os movimentos. Depois de ativar / pressionando o comando sentar-se há um atraso de 5 segundos. Durante esse tempo, pedir ao participante para colocar suas muletas posteriormente para manter seu centro de equilíbrio sobre a cadeira. Tem o participante praticar a tarefa colocação muleta se este é o primeiro poucas vezes que executam a função de sessão. Depois do atraso de 5 segundos tenha decorrido, o utilizador exoesqueleto reduz o para baixo até que sentado na cadeira. Durante o processo de sentado o usuário vai começar a dobrar para a frente na altura do quadril para manter o equilíbrio sobre os pés. Têm os formadores ajudar o participante, conforme necessário. Nota: Inicialmente, a prática de estar com dois treinadores, uma mancha de trás, e o outro na frente. À medida que o usuário torna-se especialista na manobra e capaz de completar a manobra com confiança e independência, é apenas necessário um treinador. 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. Depois de estar, doff o dispositivo em um semelhante, mas maneira reversa como previamente discutido na seção três para vestir o dispositivo. Solte as tiras começando com o tórax e quadril e progresso para os pés. Remova os pés do participante a partir do dispositivo. Incentivar o participante para tentar a transferência para sua cadeira de rodas por conta própria, mas prestar assistência, conforme necessário. Uma vez de volta em sua cadeira de rodas, inspecionar os pés do participante, extremidades inferiores, e parte inferior das costas para qualquer hematomas ou escoriações. Ensinar o participante checar com freqüência suas extremidades inferiores para sinais de pontos de pressão depois de terem concluído suas sessões de caminhada.

Representative Results

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. ove_content "fo: manter-together.within-page =" 1 "> Figura 3. Andar dentro de casa em uma superfície lisa. Este número demonstra uma pessoa que anda dentro de casa em uma superfície plana. 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. </stro> 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 <td rowspan="2"> (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> 0,50 209 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 </td> Masculino 1,5 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.

Discussion

Durante os últimos cinco anos, o nosso grupo tem desenvolvido um programa de formação para os participantes a utilizar o tipo de exoesqueleto energizado que requer muletas triagem bem sucedida e. Temos treinado indivíduos com paralisia completa do motor, bem como aqueles com paralisia incompleta. Este programa de formação tem o potencial de ser modificado e construído em cima com dispositivos adicionais que exigem o uso de muletas, ou versões mais recentes dos dispositivos existentes.

Padronização de um programa de treinamento é importante para garantir a segurança dos participantes, utilização bem sucedida do dispositivo, identificar os recursos humanos, e para adquirir resultados consistentes. Pontos-chave em um bom programa de treinamento incluem a selecção apropriada candidato, a montagem adequada do dispositivo, a progressão de habilidades apropriada e prestar assistência sobre os ombros ou em uma área com sensação intacta para permitir que o usuário a reconhecer a força e movimento necessário, promover a adaptação de seus movimentos duranteas subsequentes acções de piso. É importante praticar esta dança estratégica entre o treinador e o usuário, a fim de minimizar o apoio treinador, ajudando, assim, a ganhar experiência de usuário e independência no dispositivo. Os formadores devem evitar assistir abaixo do nível do participante de sensação uma vez que esta acção resulta em dificuldade em tornar-se independente no exoesqueleto. Outro ponto-chave para melhorar a caminhar habilidade é desafiar o participante com o pé em várias superfícies e em ambientes diferentes. Os participantes percebem que anda dentro e em superfícies planas / lisa do centro médico para ser mais fácil do que deambulação sobre uma alcatifa. Caminhar sobre piso alcatifado, por sua vez, é relatado para ser mais fácil do que andar ao ar livre em superfícies irregulares, como concreto ou asfalto. Andando para cima e para baixo diferentes gradientes de inclinação forçar o participante para se adaptar a sua estratégia de curta porque o método de deslocamento de peso torna-se mais difícil devido ao centro alterado de equilíbrio presented pela inclinação. Todos esses ambientes desafiadores são comumente encontradas dentro da comunidade e, portanto, são muito importantes para a prática em um ambiente controlado para preparar adequadamente o participante.

Tem havido vários relatos de pessoas com SCI que aprenderam a usar um exoesqueleto energizado de deambular com segurança overground 16-19,21,36. Muitos dos participantes nestes relatórios tinham pouca ou nenhuma função residual ou sensação em suas extremidades inferiores. Nenhum evento adverso grave foi relatada a partir desses estudos e os dispositivos foram considerados seguros para uso com a formação adequada. Os eventos adversos relatados incluíram abrasões da pele, hematomas ou vermelhidão da pele e fadiga dos membros superiores, especialmente durante as sessões de treinamento iniciais 16,19,36. Notou-se que, com a formação contínua, os participantes notaram uma redução de fadiga extremidade da pele e escoriações superiores resolvidos rapidamente com melhor encaixe do dispositivo. Fuhematomas tura e vermelhidão foram evitadas com ajuste das correias e posicionamento estratégico de preenchimento adicional em torno da área afetada.

Proficiência na utilização do dispositivo é determinado pela capacidade de atingir maiores velocidades de locomoção, níveis diminuídos de assistência, e deambulação segura em ambientes variados. relatórios anteriores de uma curta capacidade mostraram que aqueles que eram mais independente iria deambular mais rápido do que aqueles que precisavam de assistência. Um relatório da van Hedel et al caminhantes classificados como "caminhantes assistida" se eles poderiam deambular com uma velocidade mínima de 0,44 ± 0,14 m / s.; uma velocidade associado com aqueles que optaram por caminhar ao ar livre com a assistência sobre o uso de sua cadeira de rodas 42. Esta velocidade de caminhada é semelhante ao 0,40 velocidade m / s dos deambuladores comunitários limitados relatados em pessoas com acidente vascular cerebral. 43 Embora poucos estudos têm relatado velocidade de deambulação e nível de assistência usando exoskelet robóticoons, estes estudos indicaram que muitos participantes foram capazes de alcançar a velocidade de caminhada 0,40 m / s mencionados nesses relatórios anteriores. Um relatório usando um exoesqueleto energizado mostrou que 7 de 12 participantes foram capazes de deambular mais rápido do que 0,40 m / seg 18. Outra investigação usando um exoesqueleto energizado diferente foi capaz de ilustrar 6 de 16 participantes com sucesso deambuladores superior a 0,40 m / seg 36. Apesar de relatórios usando um terceiro exoesqueleto energizado não demonstraram a pé velocidades de 0,40 m / s 22,44, relatórios futuros podem apresentar aumento da velocidade de caminhada com uma formação complementar e / ou adaptações nesse dispositivo. Até agora, todos os estudos usando exoesqueleto energizado relataram aqueles que necessitam de maiores níveis de assistência caminhava em velocidades mais lentas. Um pensamento discutido nestes relatórios foi que, embora alguns dos participantes não deambular acima da velocidade de 0,40 m / seg, eles foram capazes de deambulação no nível de "controlo", tal como definido na FIescala M. Estes relatórios sugerem que, com treinamento adicional ou modificações nos dispositivos, deambulação a estas velocidades mais rápidas podem ser alcançados.

O gasto de energia medida pelo consumo de oxigénio foi demonstrado ser aumentado com uma curta assistida-exoskeletal, mas não acima do limiar que é excessivamente fatigante. Oito participantes que deambularam no exoesqueleto alimentado a um ritmo médio de 0,22 ± 0,11 m / seg demonstrado andando taxas de consumo de oxigênio de 11,2 ± 1,7 ml / kg / min e freqüência cardíaca de 118 ± 21 bmp (frequência cardíaca de reserva de 48% ± 16% ), sendo que ambos foram um aumento significativo de sentado e de pé 17, mas significativamente abaixo dos valores máximos previstos. Outro relatório usando um exoesqueleto energizado diferente, avaliou o consumo de oxigênio em 5 participantes durante 2 episódios de curta e relatou 9,5 ± 0,8 ml / kg / min, quando andando em 0,19 ± 0,01 m / seg e de 11,5 ± 1,4 ml / kg / min, quando anda no 0,277; 0,05 m / seg 21. Ambos os estudos demonstraram que os participantes deambuladores em uma intensidade moderada estavam acima do limiar mínimo de intensidade de treinamento determinado pelo American College of Sports Medicine para ser eficaz para cardiorrespiratória beneficia 45. Isto sugere que estes dispositivos tem o potencial para ser usado por longos períodos de tempo, proporcionando uma forma de actividade que se realizada regularmente pode ser esperado conduzir a melhoria do perfil de fitness, composição corporal e lípidos do utilizador.

Os exoesqueleto energizado oferecem uma forma de independência modificados (nível seis, como indicado pela FIM) para a posição e deambulação overground para pessoas com função de extremidade superior. futuros dispositivos podem ser projetados para deambular em velocidades mais rápidas ou fornecer uma maior capacidade de variar a velocidade de deambulação desejado. exoesqueletos futuras também pode ser concebido para aqueles com a mão limitada e a função do braço (tais como aqueles com tetraplegia) por maintaining saldo do usuário com o apoio do tronco adicional e fornecendo outro mecanismo que prende uma muleta para manter o equilíbrio. Avanços no controle do cérebro pode um dia estar disponível para ser incorporado para controlar o movimento de caminhada 20. Dentro deste campo emergente, os conceitos básicos de formação apresentados podem ser aplicáveis ​​aos exoesqueleto energizado atuais e futuras, mas deve ser adaptado para o usuário eo exoesqueleto sendo usado.

estratégias de formação padronizados são actualmente utilizados para participante caminhada bem sucedida assistida por exoskeletal; futuras modificações destes dispositivos pode precisar de adaptações para o paradigma de formação. Ensinar os profissionais de saúde SCI qualificados para treinar adequadamente as pessoas com SCI para realizar a marcha exoskeletal-assistida é necessária para o uso continuado e prescrição destes dispositivos. O futuro é brilhante para esses dispositivos; o uso de exoesqueletos alimentado por pessoas com SCI se tornaria mais generalizada com tEle estabelecimento de programas de formação em centros médicos e de reabilitação em todo o mundo. Além disso, pesquisas futuras podem mostrar que regulares curta assistida-exoskeletal melhora muitas das complicações médicas secundários que estão associados com a imobilidade e a paralisia da lesão da medula espinal.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Support for this work was obtained by the VA Rehabilitation Research & Development National Center of Excellence for the Medical Consequences of Spinal Cord Injury (VA RR&D #B9212C). Two of the four powered exoskeleton devices were used on a loaner basis at no cost from ReWalk Robotics, Inc. (Marlborough, Massachusetts). Additionally a portion of participants obtained Orthopedic shoes which were donated by Aetrex Worldwide Inc. (Teaneck, New Jersey).

Assistance from Denis Doyle-Green was invaluable during the training program and we thank him for this. We would also like to thank the physical therapists from the Rehabilitation and Spinal Cord Injury Services at the James J. Peters VA Medical Center for their advisement and consultations.

Materials

Powered Exoskeleton such as ReWalk™, Ekso™, REX®, and Indego®, etc. 
Loft strand Crutches
Comfortable sneakers
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References

  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. , 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. , 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. , 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., 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).

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Asselin, P. K., Avedissian, M., Knezevic, S., Kornfeld, S., Spungen, A. M. Training Persons with Spinal Cord Injury to Ambulate Using a Powered Exoskeleton. J. Vis. Exp. (112), e54071, doi:10.3791/54071 (2016).
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