下体正压跑步机用于膝关节骨关节炎康复

摘要

在这里,基于临床医生的观点,我们提出了一个双模型下体正压(LBPP)协议(步行和蹲下模型),除了临床,功能评估方法,包括进一步鼓励膝骨关节炎患者非药物手术干预策略的制定。然而,我们只通过三维步态分析,提出LBPP训练对改善一个患者疼痛和膝关节功能的效果。在今后的研究中,应探讨这种方法的确切和长期影响。

摘要

在这里,基于临床医生的观点,我们提出了一个双模型下体正压(LBPP)协议(步行和蹲下模型),除了临床,功能评估方法,包括进一步鼓励膝骨关节炎患者非药物手术干预策略的制定。然而,我们只通过三维步态分析,提出LBPP训练对改善一个患者疼痛和膝关节功能的效果。在今后的研究中,应探讨这种方法的确切和长期影响。

引言

膝关节骨关节炎(OA)是一种渐进性退行性关节疾病,是世界各地人们疼痛和运动障碍的主要原因1。膝关节OA的特点是骨质和囊肿形成,狭窄的关节间距,和亚孔德拉骨硬化2。这些病理变化使得人们难以进行日常生活的基本活动,如步行、蹲下和上下楼梯3。然而,身体活动被推荐作为一线膝关节OA^管理4的重要组成部分。膝关节OA康复的运动干预受多种因素影响:(1)疼痛和膝部结构轻微变化引起的膝关节运动受限;(2)与维持膝关节稳定性有关的肌肉萎缩和肌肉力量下降5;(3)上述原因导致运动减少和身体质量指数(BMI)增加,这进一步增加了膝盖的负担,从而造成恶性循环6。

针对上述问题,体重支持训练系统(BWSTT)已逐步解决骨骼和关节疾病相关的康复^问题。近年来,一种新兴的体重支持训练技术被称为下体正压(LBPP)跑步机7。该技术使用腰高充气气球实现正下肢压力,并精确调节气压以调节体重,以实现减肥。该系统还配备了一个跑步平台,可以同时执行跑步机相关的活动,在^体重8的控制下。同时,充气外壳中产生的压力对车身提供提升力。由于压力仅略高于大气压力且均匀分布,因此下部身体的力几乎无法察觉。因此,LBPP运行平台提供了更高的舒适度,比传统的BWSTT⁹更适合长期训练。皮尔等人对32名膝关节OA患者进行了LBPP跑步机干预,结果表明LBPP跑步机能有效缓解膝关节疼痛,改善日常生活功能,并产生大腿肌肉力量^增加10.潜在的机制可能与实现有效的膝关节活动有关,同时减少膝关节扭矩11。另一方面,由于膝关节OA患者发病年龄大多在45岁以上,12岁,发病也可能与心肺疾病有关。研究表明,LBPP使人们在心率、血压和耗氧量相对较低的运动中实现步行,实现比全重平式行走更安全、更有效的有氧运动;这种类型的步行是LBPP的另一个优势,相比传统的BWSTT^13。

然而,由于该系统在膝关节OA干预中的应用相对较新,目前相对较少的研究极大地限制了该技术在膝关节OA康复中的临床应用。本文提出的LBPP方案旨在探索使用LBPP跑步机的临床非药物和手术膝关节OA治疗。

研究方案

临床项目经广州医科大学第五附属医院医学伦理协会批准,已在中国临床试验注册中心注册(No.ChiCTR1800017677,标题为"膝关节骨关节炎患者下肢运动功能的反重力跑步机的效果和机制"

1. 招聘

1. 在行走、蹲下和/或跪下时,用轻度至中度(Kellgren & Lawrence II 或 III 级)膝盖 OA 的放射学证据招募患者(数字疼痛评分表上的最低等级 3/10 [NPRS]包含之前)。
2. 确保这些患者没有严重的膝关节OA(Kellgren和劳伦斯IV级),逆转性关节炎或任何医疗状况,将阻止他们容忍渐进训练。
3. 在每位患者参与之前,获得书面知情同意。

2. 培训前评价

1. 患者的完整人口统计形式,包括体重、身高、过去的病史和任何过去或当前的药物。
2. 临床评估
   1. 执行数值评级表 (NRS)¹⁴。要求患者用 11 个数字从 0 到 10 来描述疼痛强度,其中 0 没有疼痛,10 是最严重的疼痛。
   2. 使用手持式 2 臂测角仪(带 2° 标记的 26 厘米臂)进行主动/被动膝关节运动范围 (ROM) 评估^15。
   3. 进行西安和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)16 。要求患者在直线上标记疼痛或有限功能的相应位置,以标记 5 个疼痛相关项目、2 个僵硬项目和 17 个功能项。"0"表示没有疼痛或功能限制。"10"表示剧烈疼痛或功能极度受限。
   4. 进行膝关节损伤和骨关节炎结果得分 (KOOS)¹⁷ (可选)。要求患者在五个子尺度上完成每个项目的五级自我评价问卷:疼痛、其他症状、日常生活活动、运动和娱乐。
   5. 执行欧洲五维健康量表(EQ-5D)18(可选)。要求患者在五个维度上标记三个级别:流动性、自我护理、常规活动、疼痛/不适和焦虑/抑郁。
   6. 进行10米步行测试(10MWT)19。要求患者以自选的速度连续进行三次 10 MWT 试验,以确保安全性和舒适性。要求患者在没有协助的情况下行走 10 米,并测量中间 6 m 的时间(以排除加速和减速效果)。
   7. 进行超时和去(TUG)测试20。要求患者以自选的速度(安全和舒适)连续进行三次 TUG 试验(站起来、行走 3 米、转弯、后退和坐下)。
3. 执行三维 (3D) 步态分析(可选)。
   注:此 LBPP 培训协议不需要 3D 步态和并发肌电图 (EMG) 分析,但可用于根据需要进行进一步的客观评估。
   1. 根据戴维斯^协议21,在病人的解剖地标上放置22个球形标记。
   2. 将六个表面EMG电极放置在患者的双边直肠、半直肌和长头二头肌膜上。
   3. 在站立位置执行校准。要求患者保持矫形位置至少 3⁄5 s,使脚对齐,以避免一只脚相对于另一只脚处于更前或后的位置。
   4. 指示患者在5米走道上以自选的速度行走,5次。
   5. 从患者身上取下所有球形标记和 EMG 电极。按照部分中的说明保存所有收集的数据以供稍后进行数据处理。

3. LBPP培训

注:一个反重力跑步机(材料表)用于此LBPP训练协议,如图1所示。为了患者安全,需要治疗师在 LBPP 中设置患者并监督整个治疗过程。

1. 制备
   1. 患者准备
      1. 向患者介绍特定的LBPP跑步机训练过程和相关预防措施。
      2. 在训练前检查患者的血压 (BP) 和心率 (HR)(60 bpm = HR = 120 bpm,90/60 mmHg = BP = 160/100 mmHg)。
      3. 根据患者的腰围确定空气密封短裤的大小,并要求患者穿上短裤。
   2. 反重力跑步机设置
      1. 通过操作位于系统前盖上的开关打开跑步机,并运行反重力跑步机的自检。
      2. 降低驾驶舱,让患者进入反重力跑步机的织物外壳。
      3. 根据LBPP训练模型将驾驶舱提升到适当的高度:驾驶舱高度应处于行走模型的前上级iliac脊柱处,并略低于股骨的较大壁骨,适合蹲下模型。一旦驾驶舱就位,将患者拉入反重力跑步机。
      4. 使用机器随附的安全挂绳将夹子固定在患者的衣服上,这对于在训练过程中紧急停止(如果患者跌倒或感觉不舒服)至关重要。
      5. 指示患者在跑步机皮带表面静止不动,让系统在系统任何部分没有支撑的情况下保持和称量患者的全身重量 (BW),然后按下启动按钮执行反重力跑步机系统计算精确取消加权。
      6. 放置机器随附的三台摄像机(前面和双边,图1),并调整位置,以获得训练过程中的同步视频反馈;这将有助于患者纠正异常运动模式。
2. 培训课程
   注:整个训练课进行30分钟,每周六次,为期两周。需要使用 LBPP 控制台中的"+"和"+"按钮控件进行调整的主要参数是速度(英里/小时、英里/小时)、BW 支持(%)(%)和膝盖的运动活动范围 (AROM)。
   1. 使用以下设置开始预热会话:5 分钟(速度 = 0±2.0 mph,BW = 65%,倾斜 = 0%)。以每分钟 7% 的增量将速度提高 0.4 mph 和 BW 支持。
   2. 使用以下设置执行步行模型会话:15 分钟(速度 = 2.0 mph,BW = 65%,倾斜 = 0%)。
   3. 使用以下设置执行冷却会话:5 分钟(速度 = 2.0±0 mph,BW = 65%~100%,倾斜 = 0%)。速度降低 0.4 mph,BW 支持降低 7%/分钟。
   4. 以以下设置结束蹲位模型会话:5 分钟(速度 = 0 mph,BW = 50%,倾斜 = 0%,AROM = 0±50°或 50° 内的最大可容忍关节运动范围,30 秒蹲下,然后是 30 秒的休息期)。
      注:在临床应用中,此 LBPP 培训课程应根据患者的耐受性进行调整。此外,如果患者不能容忍蹲下训练模式,则只执行行走模式。

4. 培训后评价

注:同一治疗师完成每个病人的前和后评估。

1. 在 LBBP 培训课程 2 周后重新评估患者,包括 NRS、主动/被动 ROM、WOMAC、KOOS、EQ-5D、10 MWT、TUG 和 3D 步态分析。
2. 记录患者对此 LBPP 协议的满意度和反馈,包括享受程度和自我意识的提高、继续的愿望和建议。

5. 三维步态分析数据处理

1. 运行3D步态分析系统附带的步态分析软件(材料表)。
2. 定义每个行走试验的步态循环中的脚跟撞击事件(右脚/左脚初始地面接触)和脚趾关闭(右/左脚脚趾被抬离地面)的事件(图2)。
3. 获取时空参数、膝关节运动学和表面EMG活性参数。

结果

我们展示了一个膝关节OA患者的结果,她是一个60岁的女性(BMI = 22.9),在行走时患有"超过3年的膝骨关节炎"和剧烈疼痛(视觉模拟量表[VAS] = 8/10),并参加了我们为期2周的LBPP训练计划。设施。在整个干预过程中,患者没有服用任何止痛药来缓解膝关节疼痛。图3和表1显示了她膝关节的放射图像和临床功能评估结果。

10 MWT 从培训前的 4.1 s 下降到培训?...

讨论

我们提出了一种LBPP跑步机干预方案,包括临床评估和治疗模型,用于膝下OA下肢运动功能的恢复。同时,针对临床症状和膝关节OA功能障碍,治疗模式不仅包括LBPP协议中行走的训练部分,还包括一个创新的蹲下训练部分,旨在解决日常功能障碍。大腿肌肉无力和蹲下困难在膝盖OA患者。据我们所知,此协议是首次在膝OA患者中使用非重量技术进行蹲下运动方案。

该协议的设计基于五个要...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
AlterG Anti-Gravity Treadmill M320	AlterG Inc, Fremont, CA, USA	1	LBBP training
BTS Smart DX system	Bioengineering Technology System, Milan, Italy	2	Temporospatial data collection
BTS FREEEMG	Bioengineering Technology System, Milan, Italy	3	Surface EMG data collection
BTS SMART-Clinic software	Bioengineering Technology System, Milan, Italy	4	Data processing