JoVE Journal > Bioengineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Nederlands

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Bioengineering

Het trainen van personen met Spinal Cord Injury om ambulate gebruik van een elektrische Exoskeleton

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

Veel mensen met ruggenmergletsel (SCI) niet kunnen staan ​​en ambulate met of zonder het gebruik van een hulpmiddel of lichamelijke hulp. Al eeuwenlang heeft de enige mobiliteit optie voor mensen met een ernstige SCI de rolstoel 1 geweest. In de afgelopen decennia hebben mensen met een dwarslaesie de mogelijkheid om hun mobiliteit door het gebruik van passieve orthesen vullen had, zoals een verscheidenheid aan heen en weer bewegende gang orthese (RGO) 2-7. Deze apparaten hebben echter niet vaker gebruikt worden vanwege de fysieke inspanning vereist door de gebruiker ambulate met deze inrichtingen. De RGOs hebben ook beperkingen in het vermogen om trappen te lopen, opstaan ​​en gaan zitten 3,7. Pogingen zijn gedaan om de doelmatigheid van deze inrichtingen te verbeteren door het opnemen van functionele elektrische stimulatie (FES) voor de overbrenging van stroom en helpt de voorwaartse beweging van die extremiteit vergemakkelijken; echter, zijn deze inspanningen niet verder gekomen dan concepten of prototypes 8-12.In de jaren 1970 werden motoren samengebouwd met een orthese om de beweging van de heup en kniegewrichten aandrijven en succesvol in zodat een persoon met SCI maatregelen te 13 nemen is. Echter, onvoldoende batterij en de computer technologie van de tijd beperkte het bereik van het toestel, en de verdere ontwikkeling werd verlaten 10,13.

Met de recente technologische vooruitgang, hebben een aantal aangedreven exoskeletten ontwikkeld om mensen met verschillende aandoeningen in staat stellen om bovengronds ambulate. Deze aangedreven exoskeleton apparaten zijn bestudeerd bij personen met een beroerte 14,15, personen met complete en incomplete SCI 16-24, en andere personen met een handicap veroorzaken van verminderde controle over hun onderste ledematen 25-27. Hoewel de apparaten verschillen, elk vereist opleiding en praktijk door de gebruiker voor een veilige prestaties. Drie van het gerefereerde inrichtingen vereisen het gebruik van krukken ambulate en evenwicht. De vierde handhaaft BALANCe en stabiliteit vanwege de grote voetplaat en massa het draagvlak vergroot en verlaagt het zwaartepunt 20. De drie apparaten vereisen crutching gebruik van dezelfde principes hoewel er enkele verschillen met de mechanica en methoden om de gewenste acties door verschillen in het ontwerp van de apparatuur.

Een trainingsprogramma werd ontwikkeld aan de James J. Peters VA Medical Center (JJPVAMC), Bronx, NY door een groep onderzoekers, bestaande uit een biomedisch ingenieur, fysioloog, physiatrist, inspanningsfysioloog, neuroloog en fysiotherapeuten. Het trainingsprogramma werd ontwikkeld met één specifieke aangedreven exoskeleton eerder beschreven 17,18, maar het bevat sets van vaardigheden die van toepassing zijn op andere aangedreven exoskeletons die een set van krukken nodig om de balans te handhaven. Alle potentiële deelnemers werden gescreend voorafgaand aan deelname aan het progressieve trainingsprogramma. Het belang vanscreening bij personen met SCI is het ontbreken van indiceerd medische complicaties die het veilig gebruik van deze apparaten kan remmen waarborgen. Een punt van zorg is lage botmineraaldichtheid (BMD). Personen met een dwarslaesie lijdt dramatisch botverlies onmiddellijk na het letsel 28,29 die kunnen blijven hun hele leven 30. Het verlies van BMD resulteert in een verhoogd risico op botbreuken. Momenteel is er geen effectieve behandeling om botverlies te beperken voor die met volledige motor SCI. Bovendien heeft een vastgestelde breuk drempel voor personen met SCI niet, maar pogingen zijn gedaan om criteria als leidraad 31-33 kan worden gebruikt samen met klinische beoordeling en fracturen geschiedenis identificeren. Andere veel voorkomende contra-indicaties kunnen worden behandeld en opgelost, zoals een beperkte range of motion (ROM) 34 en decubitus 35. Elk van de verschillende aangedreven exoskelet kunnen verschillende bijstandverleningsvoorwaarden, zoals ROM criteria vereisen een candi zijndatum aan de inrichting, waarvan de meeste zijn beschreven 17-19,21,22,36 gebruiken.

Zodra een persoon heeft met succes alle van de screening criteria, het aanbrengen van de inrichting aan de gebruiker en de training kan overgaan. Juiste montage van de inrichting belangrijk ongepast contact van de onderste ledematen met het exoskelet vermijden omdat slechte installatie kan leiden tot blauwe plekken en / of schaafwonden 16. Gebruikers kunnen een beperkte of geen onderste extremiteit gevoel en propriocepsis; dit gebrek aan sensorische en tactiele terugkoppeling uit de voeten kan bijdragen tot een algemeen gebrek aan bewustzijn van het zwaartepunt, het vertragen van het vermogen van de gebruiker om het apparaat te beheersen. Dit gebrek aan bewustzijn van het zwaartepunt kan ook leiden tot problemen met geschikte gewichtsverplaatsing zoals moeilijkheden bij het vaststellen van de omvang van de voorwaartse en zijwaartse noodzakelijke verschuiven tijdens de loopcyclus en oneigenlijk getimed gewichtsverplaatsing, waardoor overmatig gebruik van gewichtdragende op dearmen en krukken voor het evenwicht onderhoud. Zodra de basis mechanismen van de balans staan ​​en het gewicht verschuiving worden verworven, wordt de gebruiker geleerd om te wandelen in het apparaat. Meerdere sessies zijn nodig om te wandelen en andere mobiliteitshulpmiddelen vaardigheden te verbeteren. Aanvankelijk oppervlakken die vlak en glad in het medisch centrum zijn, worden gebruikt voor de opleiding. Echter, met een verbeterde skill level, wordt de gebruiker uitgedaagd met stapsgewijs meer moeilijke taken door de invoering van verschillende wandel- oppervlakten zoals tapijt, asfalt, beton, gras, en unleveled oppervlakken met verschillende graden van hellingen.

Het doel van dit manuscript is om de screening criteria, een goede pasvorm en opleiding procedures te melden voor het gebruik van een aangedreven exoskelet voor bovengrondse wandelen. Dit programma is ontwikkeld voor een specifiek apparaat, beschreven door anderen 16-18, maar richt aspecten en uitdagingen die gemeenschappelijk zijn voor het personeel trainers en personen met SCI die deelnemen aan exoskeletal-assisted lopen programma's die een ander aangedreven exoskeleton mag gebruiken. Bepaalde aspecten van dit protocol zijn specifiek voor het apparaat dat wordt gebruikt bij de JJPVAMC. Bovendien kunnen sommige van de componenten van het trainingsprogramma zijn ontwikkeld door de productie die oriëntatie van de apparaatonderdelen, richtlijnen voor een goede pasvorm en basic staan ​​en zitten vaardigheid instructies omvat. De onderzoekers van het JJPVAMC ontwikkeld alle trainingsactiviteiten uitgevoerd zodra de gebruiker is het opstaan. Deze omvatten verbetering van de staande en zittende training instructies, staand evenwicht vaardigheden, indoor walking progressie vaardigheden, buiten lopen progressie vaardigheden, en andere mobiliteitshulpmiddelen taken voor het bereiken, stoppen, draaien, en verschillende soorten van de deur / drempel navigatie.

Protocol

Let op: De training protocol beschreven in dit manuscript werd ontwikkeld tijdens een proefproject getiteld: "The ReWalk exoskeletal Walking System voor personen met een dwarslaesie" geregistreerd bij ClinicalTrials.gov identifier NCT01454570. Het ontwikkelen van een trainingsprogramma was niet het doel van dit proefproject echter; het trainingsprogramma ontstaan ​​tijdens het uitvoeren van deze studie. De studie protocol en geïnformeerde toestemming vorm werden beoordeeld en door Institutional Review Board (IRB) van de JJPVAMC's goedgekeurd. De gehele studie en de procedures werden uitgelegd aan elke studie deelnemer. De potentiële deelnemer kreeg de gelegenheid om vragen te stellen en werd aangemoedigd om zoveel tijd als voorafgaand aan de toestemming nodig nemen. 1. Deelnemer Recruitment Voer een pre-screening evaluatie met de potentiële deelnemers. Kort de details van het trainingsproces (lengte van onderzoek maal per week,uur per dag). Leg de bekende risico's van participatie (schaafwonden, mogelijke verwonding als men om te vallen en het potentieel voor onvoorziene gebeurtenissen). Opmerking: In dit protocol trainingssessies plaatsgevonden 3 keer per week en duurde 60 tot 90 minuten. Een specifieke frequentie en / of de duur van de trainingen zijn niet nodig, zodat de deelnemers leren om de aangedreven exoskeleton gebruiken. Beschrijf de medische beperkingen aan de potentiële deelnemer, zoals: lage botdichtheid in de heup of knie, recente geschiedenis van fracturen, niet in staat om staande te tolereren, zwakke bovenste ledematen sterkte en zwakke romp controle. Geef je mening over de criteria voor opname en uitsluiting in om door te gaan naar de screening. Moedig de potentiële deelnemer om vragen te stellen. Bieden voldoende tijd om eventuele problemen aan te pakken en vragen te beantwoorden. Opmerking: De antropometrische beperkingen van de specifieke aangedreven exoskelet hierin gebruikt werden op de Inclusiover de criteria voor: hoogte <160 of> 190 cm en het gewicht <100 kg. Als de prescreening evaluatie succesvol is, dan is een gedetailleerde uitleg van de studie en de inleiding van de screening proces. Voer een dual-energie x-ray absorptiometrie (DXA) scannen naar botmineraaldichtheid bilateraal te evalueren in de heup en knie. Opmerking: De faciliteit beperkt het gebruik van de exoskeletten aan personen die een T-score bij de totale heup en femurhals groter dan -3,5 en een BMD van de proximale tibia en distale femur groter dan 0,60 g / cm 2. Deze waarden zijn niet te elimineren het risico van fracturen, maar werden gekozen in een poging om het risico te verminderen. Clinici worden aangemoedigd om de relevante literatuur herzien en pas de waardes op basis van hun interpretatie van de gegevens 31-33. Voer de internationale normen voor Neurologische Classificatie van SCI (ISNSCI) 37 onderzoek naar evalUate letsel niveau, motorische functie en sensatie. Opmerking: In deze pilot-onderzoek deelnemers met verschillende niveaus van de schade opgenomen en worden weergegeven in Tabel 1 Personen met een dwarslaesie zijn de belangrijkste gebruikers;. Maar mensen met cervicale letsels die boveneinde motorische score van 4 of meer voor de afzonderlijke spiergroepen en kunnen evenwicht met de krukken kan een kandidaat voor het gebruik van deze exoskelet, en andere gemotoriseerde exoskeletten. Het verkrijgen van een algemene medische anamnese en lichamelijk evaluatie die ook bereik van de beweging van de schouders, heupen en knieën, en de huid controle van gebieden op de onderste extremiteiten en onderrug dat contact maakt met de aangedreven exoskeleton. Let op: Personen met beperkte heup en knie bereik van de beweging van 20 ° flexie of meer aan beide gewrichten werden uitgesloten. Bovendien moet de schouders hebben gehad genoeg bereik van de beweging om een ​​goede kruk plaatsing te realiseren aan de sit-to- voerenstand en stand-to-sit manoeuvres. Deelnemers moeten ook vrij van enige druk zweren in de onderste ledematen, met name een plaats met direct contact met het exoskelet zijn. Deze criteria kunnen verschillen voor elk apparaat en de artsen moet verwijzen naar de fabrikant voor de specifieke die aangedreven exoskeleton eisen. 2. Fitting Opmerking: De montage procedures zijn ontwikkeld door de vervaardiging van de inrichting. De methode van het aanbrengen van een persoon die het apparaat ook variëren tussen de verschillende exoskeletons. Artsen moeten verwijzen naar elk van de procedures van de specifieke fabrikant. Plaats de deelnemer in een liggende positie. Met behulp van een flexibel meetlint, bepalen de bekken breedte, lengte bovenbeen en het onderbeen lengte en opnemen in centimeters. Meet het bovenbeen lengte van de meest prominente punt van de trochanter major van de heup aan het kniegewricht lijn. Meet de other ledemaat op dezelfde wijze. Noteer elke ledemaat lengte verschillen. Stel de aangedreven exoskelet van het centrum van de heupas naar het midden van de knie as volgens de afstand gemeten aan elke deelnemer bovenbeen lengtes. Meet de onderbeenlengte van het kniegewricht lijn aan de onderkant van de voet. Herhaal de meting voor de andere onderbeen lengte. Pas de lengte van de onderkant van de voetplaat in het midden van de knie op de aangedreven as exoskelet voor elke onderste lidmaat volgens de afstanden gemeten vanaf de deelnemer. Pas de breedte van de powered-exoskelet met behulp van verschillende grootte bekken bands. Selecteer het bekken band door het plaatsen van de deelnemer in een zittende positie op een stoel of bank met een open rug. Plaats het bekken band die het dichtst in grootte aan het bekken breedte van de deelnemer achter de persoon en langzaam het naar voren om het te testen voor een fit. Duurt maximaal 1 cm ruimte aan weerszijden van de bekkengordel. Notitie:Andere aangedreven exoskeletten zijn ingesteld op een andere wijze en geschikte aanpassing moet worden verkregen volgens de specificaties van de fabrikant. Na het kiezen van de juiste bekken band grootte, brengt het bekken band om de thoracale staanders in de neutrale of gecentreerde positie. Na het deelnemen in staande positie, stel de voor / achter positie adequaat, indien nodig, waardoor de trochanter in overeenstemming met de rotatie van het heupgewricht. Opmerking: Het bekken band kan zo worden ingesteld dat het kan om de heupen naar voren of naar achteren te duwen. De neutrale of gecentreerde positie is de instelling van de bekken band dat aanpassingen mogelijk maken van gelijke hoeveelheden anterieur of posterieur. Monteer en stel de voetplaat door het verwijderen van de schoen van de deelnemer, het verwijderen van de binnenzool van de schoen, plaats dan de grootste voetplaat mogelijk in de schoen. Plaats de binnenzool bovenop de voetplaat. Pas de dorsiflexion hulp van de voetplaatvan het verfijnen van de spanning op het veermechanisme op de enkel. Na het voltooien van alle metingen is het systeem klaar voor het aantrekken van de deelnemer. 3. Donning Opmerking: De aantrekken procedures zijn ontwikkeld door de vervaardiging van de inrichting. De methodologie van het aantrekken van een persoon om het aangedreven exoskeleton kan variëren tussen de verschillende apparaten en clinici moet betrekking hebben op procedures van de fabrikant. Plaats het exoskelet in een zittende positie op een stoel met het vastbinden geopend. Opmerking: De ideale stoel heeft een brede gewatteerde zitting en mag geen armsteunen of wielen. Instrueer de deelnemer om hun rolstoel te plaatsen naast de zittende exoskeleton in een lichte hoek. Vraag de deelnemer over te dragen in het apparaat door het plaatsen van een hand op het apparaat, de andere op hun rolstoel. Zorg ervoor dat de deelnemer voert de overdracht in het apparaat in een continue beweging. Als the deelnemer niet in staat om door te schakelen in één beweging, stimuleren ze tijdelijk rusten op de bovenste "dij" gedeelte van het exoskelet, en voor verplaatsing met een tweede beweging weer. Let op: Hulp bij de overdracht kan worden verstrekt indien nodig. Nadat de deelnemer goed is geplaatst in het apparaat, instrueren de deelnemer eerst hun voeten te plaatsen in de schoenen, ga dan verder het veiligstellen van de bandjes te beginnen bij de meest distale punt en het bewegen proximaal het lichaam, eindigend met de borstband. Indien nodig, gebruikt u de handmatige bediening functie aan de heup lichtjes buigen en strekken van de knie gemakkelijker plaatsing van de voeten mogelijk te maken in de schoenen. Leid de voet in de schoen, die speciale zorg om ervoor te zorgen de tenen worden niet gekruld. Zodra de voet goed in de schoen, het gebruik van de handmatige bediening aan het been en voet bewegen terug op de vloer, en bevestig de schoen. Volg dezelfde stappen om de juiste plaatsing te verzekeren van de tweede voet in de schoen. Na het vastzetten van de voeten in de schoenen, zet de riemen direct onder de knieën, gevolgd door het vastzetten van de spanbanden boven de knieën en die voor de bovenbenen. Wees voorzichtig om te voorkomen dat verfrommelen van kleding onder de riemen om ongewenste wrijving en / of druk contactpunten te voorkomen. Bevestig de onderste en bovenste borstband laatste. Zodra de deelnemer wordt vastgebonden in het apparaat, onderzoeken ze op ongepaste contact, verfrommelde kleding of drukpunten. Na identificatie van een drukpunt, laat de druk door het aanpassen van de pasvorm en het toevoegen of verwijderen van padding naargelang het geval. Let op: Controleer de pasvorm zittend, staand en na het lopen van een paar stappen. De deelnemer kan enigszins verschuiven bij het staan ​​en na het lopen die kunnen leiden tot extra contactpunten die kunnen worden geïdentificeerd door heronderzoek. 4. Standing ent "> Opmerking: de stand-up werd ontwikkeld door de fabrikant van de inrichting en kunnen variëren tussen de verschillende exoskeletons Artsen moeten betrekking hebben op procedures van de fabrikant.. Na de montage van de invoering van de deelnemer aan de algemene functies van het exoskelet. Verklaren de controller specifiek voor het apparaat. Informeer de deelnemer dat hij / zij wordt verwacht dat hij zo onafhankelijk mogelijk geworden met het exoskelet. Leg uit dat de onafhankelijkheid zal worden bereikt door te leren van de functies van het apparaat te controleren en dat er op korte termijn en lange termijn doelen om onafhankelijk te worden. Opmerking: Aanvankelijk trainer aan de knoppen om de gewenste beweging van het aangedreven exoskelet te leiden, maar het is belangrijk dat de gebruiker worden ingevoerd om het apparaat en weet hoe het functioneert zo vroeg mogelijk in het trainingsproces gemaakt. Eenmaal comfortabel in het apparaat, de gebruiker neemt de besturing en initiëren van hun eigen bewegingen. equip thij deelnemer een reeks onderarm krukken om te helpen met balans en wendbaarheid van de inrichting. Zittend in het exoskelet, instrueert de deelnemer aan de uiteinden van de krukken posterieur plaatsen op een wijze die hun de mogelijkheid om hun gewicht over hun voeten duwen. Dit zorgt ervoor dat het exoskelet de heup- en kniegewrichten het uitvoeren van het grootste deel van het werk tijdens de staande manoeuvre kan uitbreiden. Opmerking: Steunpilaren zijn nodig voor alle manoeuvres in het apparaat, waaronder staan, lopen, draaien, en zitten. Deelnemers zijn niet toegestaan ​​om het exoskelet te gebruiken zonder krukken. Sommige powered exoskeletten kunnen toestaan ​​dat het gebruik van een rollator of een stok om het evenwicht te behouden. Leg de sit-to-stand procedure aan de deelnemer. Laat een trainer te helpen achter de gebruiker, en een andere bewaker van het front. Instrueer de deelnemer op hun eigen en alleen gebruik trainer hulp te staan ​​als dat nodig is. Instrueer de deelnemer aan de krukken naar achteren te plaatsen enleun naar voren, terwijl het duwen van de krukken om het apparaat te helpen bij hen staan ​​na het indrukken van het commando "Sta". Let op: In eerste instantie, de gebruiker aan te moedigen om zich te concentreren op de juiste kruk plaatsing, terwijl de trainer maakt gebruik van de controller naar de aangedreven exoskeleton leiden om standup. 5. Standing Balance Opmerking: Het saldo procedures staande werden ontwikkeld door de onderzoekers van de JJPVAMC. Er kunnen procedures die specifiek zijn voor het apparaat gebruikt, maar de meeste van de procedures moeten vertalen naar andere aangedreven exoskeletten bent. Na die zich met een trainer bewaken van achter, de tweede trainer staan ​​in de voorkant van de gebruiker en tonen de stabalans doelen. Opmerking: Meet de bloeddruk na staan ​​en op gezette tijden tijdens de training om te bepalen wanneer een orthostatische hypotensie of autonome dysreflexie episode wordt ervaren door de gebruiker. Voor eenttempting te lopen, ervoor te zorgen dat de deelnemer toont de volgende mogelijkheden: De deelnemer aantonen dat het in 'startpositie' staan ​​met beide krukken evenwicht (figuur 1) te handhaven. Opmerking: Plaats een spiegel voor de deelnemer visuele feedback toe te corrigeren onjuiste leunen en hun rechtopstaande evenwicht in de "thuis" positie te handhaven. Laat de deelnemer praktijk lichte verschuiving van hun gewicht zijwaarts en naar achteren om de locatie te begrijpen en voelen van de uitgangspositie. Vraag de deelnemer balans met één kruk (figuur 2) te handhaven. Instrueer de deelnemer om deze actie uit te oefenen door het opheffen van een kruk van de grond en het houden van die houding gedurende maximaal 1 minuut. Instrueer de deelnemer om een ​​extra one-handed balans oefening te oefenen. Opmerking: Deze manoeuvre lijkt op de vorige, maar met de toegevoegde complexe teit van het hebben van één arm in evenwicht, terwijl de contralaterale arm bereikt over aan de pols van de balancing arm aanraakt, het simuleren van de selectie van acties op de controller. Herhaal deze oefeningen de deelnemer waarborgen kan deze manoeuvres met behulp van arm evenwicht voeren. Na het oefenen van de permanente kruk evenwicht vaardigheden, leren de deelnemers om gewicht te verschuiven lateraal, waardoor de ene voet naar offload, met als doel de voet volledig op te heffen van de grond voor 5 sec. Instrueer de gebruiker om deze oefening te herhalen, proberen te ontlasten met het andere been. Vraag de deelnemer om verschuiving in de voorste en achterste richtingen gewicht, terwijl op de juiste plaatsen van krukken naar voren en achteren om het evenwicht te behouden. Herhaal oefeningen 5.2.2 – 5.2.5 vijf tot tien keer tijdens de eerste sessie. Doorgaan met deze oefeningen te oefenen tijdens de volgende sessies totdat de gebruiker comfortabel met hen voelt. "> 6. Walking Opmerking: De lopende procedures een mengsel van procedure door het personeel ontwikkeld aan de JJPVAMC en de fabricage van de inrichting. Het mechanisme van wandelen ingebouwd in de aangedreven exoskelet en de dubbele kruk patroon gebruikt in de inrichting werd ontwikkeld door de vervaardiging; maar de aanpak van het onderwijzen van de deelnemer hoe het lopen goed uit te voeren, het mechanisme van het verlenen van bijstand en de uitkomstmaat gebruikt om het niveau van de bijstand op te nemen was de inspanningen van de onderzoekers van de JPVAMC. Hoewel sommige procedures zijn specifiek voor de aangedreven exoskelet gebruikte meeste procedures vertaalbaar andere aangedreven exoskeletten die krukken gebruiken om de balans te behouden. Instrueer de deelnemer in het mechanisme van wandelen met de aangedreven exoskeleton. De bijzondere aangedreven exoskeleton gebruikt vereist dat de deelnemer om hun gewicht te verplaatsen naar de linker voet, terwijl tegelijkertijd de rechtervoet unweighting. Met de controller,de trainer kiest de "Walk" mode en vraagt ​​de deelnemer om iets naar voren te verschuiven (naar een vooraf bepaald doel); dit zal naar voren swing van het rechterbeen te starten. Instrueer de gebruiker dat zodra het rechterbeen is de schommel voltooid, hun krukken vooruit te gaan en tegelijkertijd hun gewicht naar voren en naar rechts verschuiven om het evenwicht te behouden, terwijl intensivering op de rechter voet, en unweighting de linkervoet. Leg uit dat het apparaat, het aftasten van de beweging van de deelnemer, zullen verder initiëren slingeren van het linkerbeen. Voer continu wandelen door het herhalen van de voorwaartse beweging en crutching gewichtsverplaatsing volgorde voor elk been achtereenvolgens. Moedig de trainers om hulp te bieden als dat nodig is, maar om dit minimaal te doen. Opmerking: Het niveau van de bijstand, wordt bepaald door de functionele onafhankelijkheid maatregel (FIM) 38, wordt beoordeeld door de trainer en geregistreerd. Spot de gebruiker door het grijpen van de powered exoskelet of de deelnemer om steun te verlenen als dat nodig is. Corrigeer de gebruiker als hij / zij het juiste gewicht voert verschuiven tijdens het lopen. Indien nodig, een tweede trainer het verlenen van bijstand en tactische feedback in een gebied van het lichaam die de gebruiker heeft intact gevoel (zoals de schouders). Let op: Trainers zijn ontmoedigd om hulp te bieden door middel van de aangedreven exoskeleton of onder het niveau van de schade, omdat de gebruiker is meestal niet in staat om de bijstand, wat kan leiden tot moeilijkheden bij het leren om hun bovenlichaam aan te passen aan de juiste ambulate in het apparaat te voelen. Leg aan de gebruiker het mechanisme voor de aangedreven exoskeleton te stoppen met lopen. De bijzondere aangedreven exoskeleton gebruikt wordt geactiveerd om te stoppen als het niet meer voorwaartse beweging op de contralaterale ledemaat doet voelen, of als de gebruiker beschikt niet over de juiste gewicht verschuiving waardoor de swing been om contact met de vloer te maken. Opmerking: Stoppen op wil of op een lijnbijzonder locatie wordt beoefend en is één van de vaardigheden opgenomen in het opleidingsprogramma. 7. Progressieve Doelstellingen van Mobiliteit Training Opmerking: De doelstellingen van de mobiliteit training werden ontwikkeld aan de JJPVAMC en opgenomen in de criteria voor de beoordeling van vaardigheid om de aangedreven exoskelet te gebruiken in de thuisomgeving van de productie. Leg uit en beschrijf de lijst van mobiliteit vaardigheden worden beoefend als onderdeel van de opleiding (figuur 3). Instrueer de deelnemer op de controller van de aangedreven exoskeleton gebruiken en worden zo onafhankelijk mogelijk met behulp van de aangedreven exoskeleton. Opmerking: De aangedreven exoskelet in deze proef had de besturing geïntegreerd in een controller om de pols gedragen. Leer de deelnemer te maken 90 en 180 graden draait tijdens het wandelen in het systeem. Vraag de deelnemer om naar rusten op een muur door het stoppen langs de wand endraaien zodat hun rug kan leunen tegen. Opmerking: Dit stelt de persoon rust zonder te vertrouwen op de krukken balans. Nemen verschillende oppervlakken veroorzaken tijdens de training zodat de deelnemer praktijken die op andere oppervlakken zoals tapijten (figuur 4), beton, asfalt en gras (figuur 5). Heeft de deelnemer wandeling op oppervlakken met verschillende hellingen, zoals een ramp, van een helling, te beteugelen knipsel en oneffen oppervlakken (figuur 6). Vervolgens hebben de deelnemer wandeling in een lawaaiige omgeving, zoals een hal met andere voetgangers. Opmerking: Wandelen in een lawaaierige omgeving kan een uitdaging zijn voor sommige mensen, omdat ze niet in staat om het geluid van de motoren, die een audio-que voorziet in een geschikt moment om shift gewicht te horen zijn. Heeft de deelnemer te stoppen op commando of op wil. Praktijk navigatie van deur drempels, het openen en sluiten van swingende doors, het openen en sluiten van deuren van verschillende kanten, en wandelen door automatische en / of draaideuren (figuren 7 en 8). Opmerking: Het vermogen van het uitvoeren van deze extra mobiliteit vaardigheden worden beoordeeld als "staat" of "niet in staat" om de manoeuvre uit te voeren. Nemen extra activiteiten zoals het bereiken over het hoofd in een kast (figuur 9) of buiten zitten op en opstaan ​​uit een bankje in het park (figuur 10). 8. Assessments van Walking Opmerking: Het wandelen assessments gebruikt worden zijn standaard klinische tests die zijn vastgesteld door anderen. Voer een 6 min looptest (6MWT). Heeft de deelnemer initiëren wandelen en te instrueren de deelnemer om door te gaan wandelen. Na 6 min vragen de deelnemer te stoppen. Opmerking: De 6MWT 39,40 is de afstand die de deelnemer in staat is om ambulate met de aangedreven exoskeleton over een 6 min periode van tijd. Indien de deelnemer ongeluk activeren het apparaat lopen stoppen tijdens de 6MWT, de klok blijft tijd te registreren en de deelnemer wordt aangemoedigd om zijn / haar evenwicht, kalmte te herwinnen, en herstart het apparaat verder zo snel mogelijk lopen. Voer deze test uit met een trainer gewijd aan spotten en een extra trainer met behulp van een meetwiel om de afstand te bepalen en een stopwatch om de verstreken tijd te meten. de 6MWT Express in meters liep in 6 min en het berekenen van de gemiddelde loopsnelheid (totaal meter liep in 6 min / 360 sec) en uit te drukken als m / sec. Opmerking: De 6MWT is de totale afgelegde afstand tijdens een 6-min getimede periode en wordt verkregen in de loop van de opleiding. De 6MWT is de eerste beoordeling gebruikt om de progressie van het lopen deskundige in het exoskelet te bepalen. Voer de 6MWT proef, zodra de deelnemer begrijpt de mechanisme van wandelen met de aangedreven exoskeleton en is in staat om meerdere stappen te ondernemen. Gebruik de schoot functie van de stopwatch in de 6MWT na die een 10 m afstand tot de 10 m tijd op te nemen. Identificeer en noteer de beste 10 m tijd bereikt tijdens de 6MWT. Opmerking: de 10-meter looptest (10MWT) 40 is de best effort (seconden) duurt de deelnemer te lopen op 10 m afstand en wordt opgenomen terwijl de persoon voert de 6MWT. Gebruik de getimede-up-and-go (TUG) 40,41-test als een indicator van hoeveel staan, lopen draaien, en zitten de functie van het individu. Voer de TUG test door de tijd die het kost de deelnemer om op te staan ​​vanuit een zittende positie, lopen 10 voet, draai je om, lopen terug en gaan zitten opnieuw meten. Start de tijd zodra de persoon initieert het apparaat om op te staan ​​en de tijd stopt zodra de persoon veilig zit in de stoel. Opmerking: De resultaten van deze metingen zijn niet representatief voor de traditietionele TUG keren omdat het bevat de toegestane tijd voor een goede kruk plaatsing na de keuzeknop geeft staande gewenst is. De sleepboot meting vertegenwoordigt het vermogen van de persoon om het exoskeletal systeem te gebruiken, omdat het verschillende aspecten van de mobiliteit is voorzien in het apparaat. 9. Sitting Opmerking: De procedures zitten werden ontwikkeld door de fabrikant van de inrichting en kunnen variëren tussen de verschillende exoskeletons. Artsen moeten betrekking hebben op procedures van de fabrikant. Plaats een stoel achter de gebruiker wanneer hij of zij klaar is om te zitten. Met behulp van de controller van het exoskelet, plaatst het exoskelet in de sit-modus. Opmerking: Aanvankelijk trainer bedient de controller tijdens de vergadering beweging van het aangedreven exoskelet, maar zoals Standingvol is het belangrijk dat de gebruiker kennis met de controller en de hoogte van de functies die zo vroeg mogelijk in de trainingsgram. Eenmaal comfortabel in de inrichting, wordt de gebruiker gevraagd om de besturing te activeren en leiden de bewegingen. Na het activeren / u op de sit commando is er een 5 seconden vertraging. Gedurende deze tijd vragen de deelnemer om hun krukken naar achteren te plaatsen om het centrum van hun balans over de stoel te houden. Heeft de deelnemer de praktijk van de kruk plaatsing taak als dit de eerste paar keer dat het uitvoeren van de vergadering functie. Na de 5 seconden vertraging is verstreken, het exoskelet verlaagt de gebruiker naar beneden tot op de stoel. Tijdens de vergadering proces zal de gebruiker beginnen naar voren te buigen op de heup om het evenwicht op de voet te houden. Hebben de trainers helpen de deelnemer als dat nodig is. Let op: In eerste instantie, de praktijk zitten met twee trainers, een spotting van achter, en de andere aan de voorkant. Wanneer de gebruiker deskundigen manoeuvre en in staat om de handeling te voltooien met vertrouwen en onafhankelijkheid wordt, wordt slechts één trainer nodig. 10. Doffing Opmerking: Het uittrekken procedures zijn ontwikkeld door de vervaardiging van de inrichting. De methodologie van het uittrekken aangedreven exoskeleton kan variëren tussen de verschillende apparaten. Artsen moeten betrekking hebben op procedures van de fabrikant. Na zitplaatsen, doff het apparaat in een soortgelijke, maar in spiegelbeeld wijze zoals eerder beschreven in hoofdstuk drie besproken voor het aantrekken van het apparaat. Maak de riemen te beginnen met de borst en heup en de vorderingen aan de voeten. Verwijder voeten van de deelnemer uit het apparaat. Moedig de deelnemer om de overdracht in hun rolstoel proberen op hun eigen, maar hulp bieden als dat nodig is. Eenmaal terug in hun rolstoel, inspecteren van de deelnemer voeten, onderste ledematen, en onderrug voor blauwe plekken en schaafwonden. Leer de deelnemer om regelmatig te controleren hun onderste ledematen op tekenen van drukpunten nadat ze hun wandelen sessies hebben afgerond.

Representative Results

De volgende metingen worden verkregen tijdens de training. Twee handen en een hand kruk evenwicht vaardigheden elk beoordeeld op 1 min als "able" of "niet kunnen" naar evenwicht (figuur 2) te handhaven. Wandelen assessments voor tijd en afstand worden verkregen gedurende de trainingen met behulp van de 6MWT, 10MWT en de sleepboot. Exoskeletal ondersteunde lopen op veel voorkomende oppervlakken binnenshuis getest (figuur 3 en 4) als buiten (figuren 5-6). Andere mobiliteit vaardigheden zoals het navigeren deuren (figuren 7 en 8), te bereiken over het hoofd in een kast (figuur 9) en buiten zitten op een bankje in het park (figuur 10) worden beoordeeld als "staat" uit te voeren of "niet in staat" om te presteren . Gemiddeld lopen versnelt tijdens de 10MWT in 10 sesie gedurende de eerste 60 sessies zijn weergegeven (Figuur 11). Deze grafiek toont de deelnemers hebben verschillende eerste mogelijkheid om de aangedreven exoskeleton en variërende tarieven van de verbetering gebruik onder de gebruikers. De gemiddelde ± standaardafwijking van de helling van de best passende lijn is 0,0048 ± 0,004 m / sec en waarden varieerden 0,00026-0,015 m / sec. Dit geeft aan dat, hoewel elke deelnemer een variabele rente verbeterde ze liepen een gemiddelde van 0,0048 m / sec sneller elke sessie. De gemiddelde ± standaardafwijking van het best passende intercept is 0,16 ± 1,8 m / sec en de waarden varieerde van -0,026 tot 0,50 m / sec. Dit geeft aan dat gemiddeld deelnemers hebben een gemiddelde aanvankelijke snelheid van 0,16 m / sec; met een aantal deelnemers die vrijwel geen mogelijkheid om ambulate en anderen hebben een zeer goed vermogen in het begin van de training. Trainer hulp invloed op de prestaties; degenen die een hoger niveau van assistan nodigce lopen langzamer dan degenen die meer bedreven en onafhankelijk in het gebruik van het systeem 18. De drie looptest metingen, hoewel vergelijkbaar, bieden verschillende vaardigheid informatie. De 10MWT geeft een indicatie van de beste inspanning voor snelheid (m / sec), dat de gebruiker kan ambulate in het apparaat. De 6MWT afstand, wanneer omgezet in snelheid in m / sec, zorgt voor een gemiddelde loopsnelheid en is een indicatie van de consistentie van wandelen in het exoskelet. Daar blijft de timer wanneer de gebruiker per ongeluk stopt lopen, de snelheid van een 6MWT die dichter bij de beste poging 10MWT geeft aan dat de persoon had consistente lopen en minder stops. De sleepboot vereist veel vaardigheden om te worden uitgevoerd in opeenvolgende combinatie. De sleepboot is een maat voor de totale capaciteit van de persoon op te nemen opstaan, lopen, draaien, stoppen en zitten in de aangedreven exoskeleton. Een overzicht van de 6MWT, 10MWT en de sleepboot metingen zijn eerder beschreven door Yang 1 8 en worden weergegeven in Tabel 1 samen met de patiënt demografische gegevens van de deelnemers. Figuur 1. Twee handen kruk balans. Deze figuur toont een persoon stilstaan ​​en balanceren met beide krukken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 2. Een hand kruk balans. Deze figuur toont een persoon stilstaan ​​en balanceren met slechts 1 kruk. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. ove_content "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Figuur 3. Het lopen binnen op een glad oppervlak. Deze figuur toont een persoon lopen binnen op een vlakke ondergrond. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 4. Het lopen op tapijt. Deze figuur toont een persoon lopen binnen op een dik tapijt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 5. </stro ng> Walking buiten op gras. Deze figuur toont een persoon lopen buiten op het gras. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 6. Wandelen op hellingen. Deze figuur toont een persoon lopen buiten in een stoeprand uitsparing. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 7. Navigeren in een lift. Deze figuur toont een persoon lopen van een getimede deur instelling zoals een liftdeur.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig7large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 8. Het opstappen van een draaideur. Deze figuur toont een persoon lopen van een draaideur. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 9. Overhead kabinet en aanrecht bereiken. Deze figuur toont een persoon eruit halen van een overhead kast. Klik hier om een grotere versie van deze Figu bekijken opnieuw. Figuur 10. Buiten zitten op een bankje in het park. Deze figuur toont een persoon buiten zitten op een bankje in het park. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 11. Averaged Tien-sessie 10MWT Snelheden. De gegevens toont de 10MWT snelheden voor de eerste 60 sessies van de opleiding gemiddeld met tien sessie intervallen. De x-as worden de sessies en de y-as wordt de gemiddelde snelheid (m / sec) berekend uit de 10MWT resultaat verkregen bij de deelnemers trainingssessie. Een lineaire beste fit lijn werd gelegd op de resultaten van elke deelnemer.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig11large.jpg" target = "_ blank"> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken. demografische kenmerken Walk Tests (WT) en de Niveaus van bijstand (LOA) SID Leeftijd (y) ht (cm) wt (kg) Geslacht DOI (y) LOI AIS 10 m WT 6-min WT SLEEPBOOT <td rowspan="2"> (LOA) Assessment ment Session (sec) (m / sec) (m) (m / sec) (sec) 1 34 173 66.7 Mannetje 9 T4 B 39 0.26 90 0.25 83 min 89 2 48 168 68 Mannetje 4 T10 EEN 62 0.16 51 0.14 NP min 18 3 44 183 77.1 Mannetje 4.5 T4 EEN 20 <td> 0,50 209 0.58 56 MI 63 4 58 160 64.4 Vrouw 1.5 C8 / T8 A (NT) 24 0.42 139 0.39 59 MI 43 5 61 175 72.6 Mannetje 14 T11 EEN 23 0.44 137 0.38 66 MI 37 6 24 185 74.8 Mannetje 5 T5 EEN 56 0.18 60 0.17 NP min 12 7 40 183 88.5 </td> Mannetje 1.5 T1 B 61 0.16 51 0.14 70 S 102 8 56 175 83.9 Mannetje 3 T9 EEN 22 0.46 151 0.42 116 S 51 9 50 183 99.8 Mannetje 11 T7 EEN 17 0.59 208 0.58 56 MI 56 10 37 170 65.8 Mannetje 6 T2 EEN 22 0.46 150 0.42 63 min 59 11 64 173 72.8 Mannetje 3 T2 EEN 78 0.13 46 0.13 NP modern 28 12 37 152 65.8 Vrouw 19 C8 C (NT) 14 0.71 256 0.71 42 MI 39 Tabel 1. Kenmerken van de deelnemers en de Walk Testresultaten SID = onderwerp identificatienummer.; y = jaren; cm = centimeter; kg = kg; DOI = duur van de schade; LOI = niveau van de schade; AIS = Amerikaanse Spinal Injury Association Impairment Scale; LOA = niveau van de bijstand; s = seconden; m = meter; NP = NIET-Uitgevoerd en NT = niet-traumatische SCI. LOA werd aangepast van de FIM een van de volgende:matige steun (Mod) – deelnemer voert 50% tot 74% van de taak; minimale ondersteuning (min) – voert de gebruiker 75% of meer van de taak; toezicht (S) – de trainer is niet aanraken van de deelnemer, maar dicht genoeg te bereiken in om steun voor het evenwicht of begeleiding als dit nodig is; en gewijzigde onafhankelijkheid (MI) – de trainer biedt geen hulp, en de deelnemer is volledig onafhankelijk tijdens het wandelen in het apparaat. Re-print met toestemming, van Yang A, Asselin P, Knezevic S, S Kornfeld, Spungen A. Beoordeling van de in het ziekenhuis lopen snelheid en het niveau van de bijstand in een aangedreven exoskeleton bij personen met een dwarslaesie. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2015; 21 (2): 100-109. Copyright (C) 2015 Thomas Land Publishers, Inc.

Discussion

Gedurende de afgelopen vijf jaar heeft onze fractie een succesvolle screening en opleiding voor de deelnemers aan het type aangedreven exoskeleton dat krukken nodig te gebruiken ontwikkeld. We hebben opgeleide personen met motor volledige verlamming en met onvolledige verlamming. Deze omvat het potentieel om te worden gemodificeerd en uitgebouwd worden met extra voorzieningen die het gebruik van krukken of nieuwere versies van de bestaande apparaten vereisen.

Standaardisatie van een trainingsprogramma is belangrijk participant veiligheid, succesvol gebruik van het apparaat te verzekeren personeelsbezetting te identificeren en om consistente resultaten te verkrijgen. Kernpunten in een goede opleiding onder andere geschikte kandidaat selectie, een goede montage van het apparaat, de juiste vaardigheden progressie, en het verlenen van bijstand op de schouders of op een gebied met intact sensatie om de gebruiker in staat om de vereiste kracht en beweging te herkennen, het bevorderen van aanpassing van hun bewegingen tijdensde verdere intensivering acties. Het is belangrijk om deze strategische dans tussen de trainer en de gebruiker te oefenen met het oog op trainer steun te minimaliseren, waardoor de gebruiker gain deskundigheid en onafhankelijkheid in het apparaat te helpen. Trainers moeten vermijden assisteren onder het niveau van de sensatie van de deelnemer, omdat deze actie resultaten in moeilijkheden in de verzelfstandiging in het exoskelet. Een ander belangrijk punt om te verbeteren wandelen vaardigheid is aan de deelnemer uit te dagen met het lopen op verschillende ondergronden en in verschillende omgevingen. Deelnemers waarnemen lopen binnenshuis en op vlakke / gladde oppervlakken in het medisch centrum te makkelijker dan ambulating op een tapijt op de vloer zijn. Wandelen op vloerbedekking, op zijn beurt, is naar verluidt gemakkelijker dan lopen buiten op oneffen oppervlakken zoals beton of asfalt zijn. Rondlopen en verschillende helling hellingen dwingen de deelnemer om hun wandel strategie aan te passen omdat de methode van het gewicht verschuiving wordt meer uitdagend als gevolg van de veranderde zwaartepunt presented door de helling. Al deze uitdagende omgevingen worden vaak aangetroffen binnen de gemeenschap en zijn daarom van groot belang om te oefenen in een gecontroleerde omgeving om de deelnemers goed voor te bereiden.

Er zijn verschillende meldingen bij personen met een dwarslaesie die hebben geleerd om een aangedreven exoskeleton gebruiken om veilig bovengronds 16-19,21,36 ambulate geweest. Veel van de deelnemers aan deze rapporten had weinig tot geen residuele functie of gevoel in de onderste ledematen. Geen ernstige bijwerkingen werden gemeld uit deze studies en de apparaten werden veilig te gebruiken met de juiste opleiding wordt geacht. De bijwerkingen gemeld opgenomen schaafwonden, blauwe plekken of roodheid van de huid, en vermoeidheid van de bovenste ledematen, vooral tijdens de eerste trainingen 16,19,36. Er werd opgemerkt dat bij voortzetting van de training, de deelnemers merkte een vermindering van de bovenste ledematen vermoeidheid en schaafwonden snel opgelost met een betere plaatsing van het apparaat. Futuur bloedingen en roodheid vermeden met instelling van de banden en strategische plaatsing van extra padding rondom het getroffen gebied.

Vaardigheid in het gebruik van de inrichting wordt bepaald door het vermogen om sneller ambulant snelheden, verlaagde bijstand en veilige ambulation in verschillende omgevingen te bereiken. Voorafgaand meldingen van loopvermogen toonde aan dat degenen die meer onafhankelijk waren sneller dan degenen die hulp nodig hadden zouden ambulate. Een rapport van Van Hedel et al gecategoriseerd wandelaars als "bijgestaan ​​walkers 'als ze konden ambulate met een minimale snelheid van 0,44 ± 0,14 m / sec.; een snelheid in verband met degenen die ervoor gekozen om buiten te lopen met steun dan met behulp van hun rolstoel 42. Dit loopsnelheid is vergelijkbaar met de 0,40 m / sec snelheid van de beperkte gemeenschap ambulators gerapporteerd bij personen met een CVA. 43 Hoewel slechts enkele studies ambulation snelheid en bijstandsniveau bericht over het gebruik robot exoskeletons deze studies bleek dat veel deelnemers konden de in deze eerdere verslagen genoemde 0,40 m / sec loopsnelheid bereiken. Een verslag met behulp van een aangedreven exoskeleton bleek dat 7 van de 12 deelnemers waren in staat om sneller dan 0.40 m / sec 18 ambulate. Een ander onderzoek met een andere aangedreven exoskeleton in staat was om te illustreren 6 van 16 deelnemers succesvol ambulating groter is dan 0,40 m / sec 36. Hoewel rapporten met behulp van een derde aangedreven exoskeleton hebben niet aangetoond lopen met een snelheid van 0,40 m / sec 22,44, kunnen toekomstige verslagen tonen verhoogd wandelen snelheden met verdere opleiding en / of aanpassingen in dat apparaat. Tot nu toe zijn alle studies met behulp van aangedreven exoskeletons hebben gemeld hen die dit nodig een grotere mate van assistentie liep bij lagere snelheden. Een gedachte besproken in deze rapporten is dat sommige van de deelnemers niet ambulate boven de 0,40 m / sec snelheid, konden ze ambulate op het niveau van "controle" zoals gedefinieerd in de FIM schaal. Deze rapporten suggereren dat aanvullende training of aanpassingen aan de inrichtingen, ambulation deze hogere snelheden kunnen worden bereikt.

Energiekost gemeten door zuurstofconsumptie aangetoond worden verhoogd met exoskeletal geassisteerde lopen, maar niet boven de drempel die onnodig vermoeiend. Acht deelnemers die in de aangedreven exoskeleton ambulated tegen een gemiddelde snelheid van 0,22 ± 0,11 m / sec aangetoond lopen zuurstofverbruik van 11,2 ± 1,7 ml / kg / min en de hartslag van 118 ± 21 bmp (48% ± 16% hartslag reserve ), die beide een aanzienlijke toename van zitten en staan ​​17, maar aanzienlijk lager dan de maximum voorspelde waarden. Een ander rapport met een andere aangedreven exoskeleton, geëvalueerd zuurstofverbruik in 5 deelnemers gedurende 2 periodes van het lopen en gerapporteerd 9,5 ± 0,8 ml / kg / min bij het lopen op 0,19 ± 0,01 m / sec en 11,5 ± 1,4 ml / kg / min bij het lopen op 0.277; 0,05 m / sec 21. Beide studies toonden aan dat ambulante deelnemers bij een gematigde intensiteit boven de minimale training intensiteitsdrempel bepaald door het American College of Sports Medicine waren effectief voor cardiorespiratoire voordelen 45. Dit suggereert dat deze apparaten hebben het potentieel om te worden gebruikt voor langere tijd, die een vorm van activiteit die bij regelmatig uitgevoerd worden naar verwachting leiden tot verbeteringen van de gebruiker fitness, lichaamssamenstelling en lipidenprofiel.

De aangedreven exoskeletons bieden een vorm van gemodificeerde onafhankelijkheid (niveau zes zoals gedefinieerd door de FIM) voor staan ​​en bovengrondse ambulation voor personen met de bovenste ledematen. Andere apparatuur kan ontworpen ambulate bij hogere snelheden, of een groter vermogen om de gewenste ambulation snelheid variëren. Future exoskeletons kan ook worden ontworpen voor mensen met een beperkte hand en arm functie (zoals die met tetraplegie) door maintaining balans van de gebruiker met extra rompsteun en het verstrekken van een ander mechanisme dan met een steunpilaar voor het behoud van evenwicht. De vooruitgang in de hersenen controle kan één dag beschikbaar om te worden opgenomen om de loopbeweging 20 beheersen. Binnen dit nieuwe terrein, kan de basisopleiding concepten die van toepassing zijn op de huidige en toekomstige aangedreven exoskeletten zijn, maar moet worden afgestemd op de gebruiker en het exoskelet wordt gebruikt.

Gestandaardiseerde opleiding strategieën worden momenteel gebruikt voor een succesvolle deelnemer-exoskeletal bijgestaan ​​wandelen; toekomstige wijzigingen van deze apparaten kunnen aanpassingen aan de training paradigma nodig. Lesgeven gekwalificeerde SCI beroepsbeoefenaars in de gezondheidszorg om adequaat te trainen mensen met een dwarslaesie te voeren exoskeletal ondersteunde lopen is nodig voor de voortzetting van het gebruik en het voorschrijven van deze apparaten. De toekomst is helder voor deze apparaten; het gebruik van aangedreven exoskeletten door personen met een dwarslaesie zou worden gewerkt door t gewordenhij opzetten van opleidingen in de medische en revalidatiecentra in de hele wereld. Bovendien kunnen toekomstig onderzoek blijkt dat regelmatige exoskeletal ondersteunde voet verbetert veel secundaire medische complicaties die zijn geassocieerd met immobiliteit en verlamming van ruggenmergletsel.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Tags

Spinal Cord InjuryPowered ExoskeletonAmbulation TrainingNeural PlasticityLower Extremity FunctionGait TrainingExoskeleton AdjustmentPelvic WidthLeg Length MeasurementSeated PositioningStrap Securement

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image