Das Unterkörper-Positivdruck-Laufband für die Knie-Osteoarthritis-Rehabilitation

Zusammenfassung

Hier schlagen wir auf der Grundlage des Standpunkts eines Arztes ein Zwei-Modell-Niederkörper-Positivdruckprotokoll (LBPP) (Walking- und Squatting-Modelle) vor, zusätzlich zu einer klinischen, funktionellen Bewertungsmethode, einschließlich Details zur weiteren Förderung der Entwicklung von nicht-medikamentösen chirurgischen Interventionsstrategien bei Kniearthrose-Patienten. Wir stellen jedoch die Wirkung des LBPP-Trainings bei der Verbesserung der Schmerz- und Kniefunktion bei einem Patienten nur durch dreidimensionale Ganganalyse dar. Die genauen langfristigen Auswirkungen dieses Ansatzes sollten in zukünftigen Studien untersucht werden.

Zusammenfassung

Hier schlagen wir auf der Grundlage des Standpunkts eines Arztes ein Zwei-Modell-Niederkörper-Positivdruckprotokoll (LBPP) (Walking- und Squatting-Modelle) vor, zusätzlich zu einer klinischen, funktionellen Bewertungsmethode, einschließlich Details zur weiteren Förderung der Entwicklung von nicht-medikamentösen chirurgischen Interventionsstrategien bei Kniearthrose-Patienten. Wir stellen jedoch die Wirkung des LBPP-Trainings bei der Verbesserung der Schmerz- und Kniefunktion bei einem Patienten nur durch dreidimensionale Ganganalyse dar. Die genauen langfristigen Auswirkungen dieses Ansatzes sollten in zukünftigen Studien untersucht werden.

Einleitung

Kniearthrose (OA) ist eine progressive degenerative Gelenkerkrankung und eine Hauptursache für Schmerzen und Bewegungsstörungen bei Menschen auf der ganzen Welt¹. Knie OA ist gekennzeichnet durch Osteophyten und Zystenbildung, schmale Gelenkabstände und subchondrale Knochensklerose². Diese pathologischen Veränderungen machen es schwierig, wesentliche Aktivitäten des täglichen Lebens wie Gehen, Hocken und Gehen auf und ab Treppen³durchzuführen. Körperliche Aktivität wird jedoch als wesentlicher Bestandteil des First-Line-Knie-OA-Managements^{empfohlen 4}. Übungsintervention für knieliche OA-Rehabilitation wird durch mehrere Faktoren beeinflusst: (1) begrenzte Kniegelenksbewegung durch Schmerzen und kleinere kniestrukturelle Veränderungen; (2) Muskelatrophie im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung der Kniestabilität und einer Abnahme der Muskelkraft⁵; und (3) die oben genannten Gründe führen zu einer Verringerung der Bewegung und zu einer Erhöhung des Body-Mass-Index (BMI), was die Belastung der Knie weiter erhöht und so einen Teufelskreis 6 erzeugt.

Als Reaktion auf die oben genannten Probleme hat sich das körpergewichtsgestützte Trainingssystem (BWSTT) nach und nach mit der Rehabilitation von Knochen- und Gelenkerkrankungen befasst⁷. In den letzten Jahren wird eine der aufkommenden körpergewichtsgestützten Trainingstechnologien als Unterkörper-Laufband (LBPP)⁷bezeichnet. Diese Technologie verwendet einen hüfthohen aufblasbaren Ballon, um einen positiven Druck der unteren Gliedmaßen zu erreichen und den Luftdruck genau anzupassen, um das Körpergewicht zu regulieren, um eine Gewichtsreduktion zu erreichen. Das System ist auch mit einer Laufplattform ausgestattet, die gleichzeitig Laufband-bezogene Aktivitäten unter der Kontrolle des Körpergewichts⁸durchführen kann. In der Zwischenzeit sorgt der im aufgeblasenen Gehäuse erzeugte Druck für eine Hebekraft gegen den Körper. Da der Druck nur geringfügig über dem Luftdruck liegt und gleichmäßig verteilt ist, ist die Kraft auf den Unterkörper fast unmerklich. Damit bietet die LBPP Laufplattform ein höheres Maß an Komfort und eignet sich besser für Langzeitschulungen als die traditionelle BWSTT⁹. Peeler et al. führten eine LBPP Laufbandintervention bei 32 Knie-OA-Patienten durch und zeigten, dass das LBPP LaufbandKnieschmerzen effektiv lindern, die täglichen Lebensfunktionen verbessern und eine Erhöhung der Oberschenkelmuskelkraft 10 erzeugen kann. Der mögliche Mechanismus könnte mit der Erreichung einer effektiven Kniegelenkaktivität bei gleichzeitiger Verringerung des Kniegelenksdrehmoments¹¹zusammenhängen. Da das Alter des Auftretens von Knie-OA-Patienten meist über45 Jahre alt ist, kann der Beginn auch mit Herz-Lungen-Erkrankungen in Verbindung gebracht werden. Studien haben gezeigt, dass LBPP ermöglicht es Menschen, gehen als Bewegung mit relativ niedriger Herzfrequenz, Blutdruck, und Sauerstoffverbrauch zu erreichen sicherer und effektiver aerobe Übung als Vollgewicht flaches Gehen zu erreichen; diese Art des Gehens ist ein weiterer Vorteil von LBPP im Vergleich zu herkömmlichen BWSTT¹³.

Aufgrund der relativ neuen Anwendung dieses Systems auf Knie-OA-Interventionen haben die relativ wenigen bestehenden Studien die klinische Anwendung dieser Technologie in der Knie-OA-Rehabilitation stark eingeschränkt. Das in diesem Artikel vorgeschlagene LBPP-Protokoll zielte darauf ab, die klinische nicht-medikamentöse und chirurgische Knie-OA-Behandlung mit dem LBPP Laufband zu untersuchen.

Protokoll

Das klinische Projekt wurde von der Medical Ethics Association des Fifth Affiliated Hospital der Guangzhou Medical University genehmigt und ist im China Clinical Trial Registration Center (Nr. ChiCTR1800017677 und mit dem Titel "Effekt und Mechanismus der Anti-Schwerkraft Laufband auf niedrigere Limb MotorFunktion bei Patienten mit Knie-Osteoarthritis").

1. Rekrutierung

1. Rekrutieren Sie Patienten, die beim Gehen, Hocken und/oder Knien mit röntgengrafischen Nachweisen von mild bis mäßig (Kellgren & Lawrence Grades II oder III) Knie-OA in einem oder beiden Knien und Knieschmerzen vorliegen (Mindeststufe 3/10 auf numerischer Schmerzbewertungsskala [NPRS] vor der Aufnahme).
2. Stellen Sie sicher, dass diese Patienten keine schwere Knie-OA (Kellgren & Lawrence Grad IV), retropatelare Arthritis oder eine Erkrankung haben, die sie daran hindern würde, progressives Training zu tolerieren.
3. Erhalten Sie vor ihrer Teilnahme eine schriftliche Informierteeinwilligung von jedem Patienten ein.

2. Evaluierung im Rahmen der Schulung

1. Vollständige demografische Formen des Patienten einschließlich Gewicht, Höhe, Vergangenheit der Krankengeschichte und alle vergangenen oder aktuellen Medikamente.
2. Klinische Bewertung
   1. Führen Sie die numerische Bewertungsskala (NRS)¹⁴durch. Bitten Sie den Patienten, die Schmerzintensität mit 11 Zahlen von 0 bis 10 zu beschreiben, wobei 0 keine Schmerzen und 10 die schlimmsten Schmerzen sind.
   2. Führen Sie die aktive/passive Kniegelenks-Bewegungsbereichs-Bewertung (ROM)¹⁵ mit einem handgeführten 2-Arm-Goniometer (26 cm Arme mit 2°-Markierungen) durch.
   3. Führen Sie den Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC)¹⁶durch. Bitten Sie den Patienten, die entsprechende Schmerzposition oder eingeschränkte Funktion auf einer geraden Linie für 5 schmerzbedingte Gegenstände, 2 Steifigkeitselemente und 17 funktionelle Elemente zu markieren. "0" zeigt keine Schmerzen oder keine Funktionsbeschränkung an. "10" zeigt starke Schmerzen oder extrem eingeschränkte Funktion an.
   4. Führen Sie den Knieverletzungs- und Osteoarthritis-Ergebnis-Score (KOOS)¹⁷ (optional) durch. Bitten Sie den Patienten, den Selbstbewertungsfragebogen mit fünf Ebenen für jeden Artikel in fünf Teilskalen zu beenden: Schmerzen, andere Symptome, Aktivitäten des täglichen Lebens, Sport und Erholung.
   5. Führen Sie die europäische fünfdimensionale Gesundheitsskala (EQ-5D)¹⁸ (optional) durch. Bitten Sie den Patienten, die drei Ebenen für fünf Dimensionen zu markieren: Mobilität, Selbstversorgung, übliche Aktivitäten, Schmerzen/Beschwerden und Angst/Depression.
   6. Führen Sie den 10-Meter-Lauftest (10 MWT)¹⁹durch. Bitten Sie den Patienten, drei aufeinanderfolgende 10 MWT-Studien in einem selbst gewählten Tempo für Sicherheit und Komfort durchzuführen. Bitten Sie den Patienten, 10 m ohne Hilfe zu gehen und die Zeit für die mittleren 6 m zu messen (um Beschleunigungs- und Verzögerungseffekte auszuschließen).
   7. Führen Sie den Timed up and go (TUG) Test²⁰durch. Bitten Sie den Patienten, drei aufeinanderfolgende TUG-Studien (aufstehen, 3 m gehen, drehen, zurückgehen und sich hinsetzen) in einem selbstgewählten Tempo (für Sicherheit und Komfort) durchzuführen.
3. Führen Sie die dreidimensionale (3D) Ganganalyse (optional) durch.
   HINWEIS: 3D-Gang- und parallele Elektromyographie-Analysen (EMG) sind für dieses LBPP-Trainingsprotokoll nicht erforderlich, können aber bei Bedarf für weitere objektive Bewertungen verwendet werden.
   1. Positionieren Sie 22 kugelförmige Marker auf den anatomischen Landmarken des Patienten basierend auf dem Davis-Protokoll²¹.
   2. Positionieren Sie sechs Oberflächen-EMG-Elektroden auf dem bilateralen rectus femoris, semitendinosus und Long Head Biceps femoris des Patienten.
   3. Führen Sie die Kalibrierung in der Standposition durch. Bitten Sie den Patienten, eine orthostatische Position für mindestens 3-5 s mit den Füßen ausgerichtet zu halten, um zu vermeiden, dass ein Fuß in einer vorderen oder hinteren Position in Bezug auf den anderen.
   4. Weisen Sie den Patienten an, fünfmal mit einer selbst gewählten Geschwindigkeit auf dem 5-m-Laufweg zu gehen.
   5. Entfernen Sie alle kugelförmigen Marker und EMG-Elektroden vom Patienten. Speichern Sie alle gesammelten Daten für die Datenverarbeitung später nach den Anweisungen im Abschnitt.

3. LBPP-Schulung

HINWEIS: Für dieses LBPP-Trainingsprotokoll wurde ein Anti-Schwerkraft-Laufband (Materialtabelle) verwendet und in Abbildung 1dargestellt. Zur Patientensicherheit ist ein Therapeut verpflichtet, den Patienten im LBPP einzurichten und den gesamten Behandlungsprozess zu überwachen.

1. vorbereitung
   1. Patientenvorbereitung
      1. Stellen Sie den spezifischen LBPP Laufband-Trainingsprozess und die damit verbundenen Vorsichtsmaßnahmen für den Patienten vor.
      2. Überprüfen Sie den Blutdruck (BP) und die Herzfrequenz (HR) des Patienten vor dem Training (60 bpm bei 120 bpm und 90/60 mmHg bei BP bei 160/100 mmHg).
      3. Bestimmen Sie die Größe der Luftsiegelshorts entsprechend dem Taillenumfang des Patienten und bitten Sie den Patienten, die Shorts anzuziehen.
   2. Anti-Schwerkraft-Laufband-Aufbau
      1. Schalten Sie das Laufband ein, indem Sie den Schalter auf der Vorderen Abdeckung des Systems bedienen und das Anti-Schwerkraft-Laufband selbst testen.
      2. Senken Sie das Cockpit und lassen Sie den Patienten in das Gewebegehäuse des Anti-Schwerkraft-Laufbandes treten.
      3. Heben Sie das Cockpit entsprechend dem LBPP-Trainingsmodell auf die entsprechende Höhe: Die Cockpithöhe sollte für das Wandermodell an der vorderen überlegenen Iliac-Spinne und für das Hockermodell etwas unter dem größeren Trochanter des Oberschenkels liegen. Sobald das Cockpit an Ort und Stelle ist, ziehen Sie den Patienten in das Anti-Schwerkraft-Laufband.
      4. Verwenden Sie das mitgelieferte Sicherheitsband, um den Clip auf der Kleidung des Patienten zu befestigen, was für den Notfallstopp während des Trainings vorgangsweise unerlässlich ist (falls der Patient stürzt oder sich nicht wohlfühlt).
      5. Weisen Sie den Patienten an, auf der Oberfläche des Laufbandbandes still zu stehen, damit das System das volle Körpergewicht (BW) des Patienten ohne Jegliche Unterstützung durch irgendeinen Teil des Systems halten und wiegen kann, und drücken Sie dann die Starttaste, um ein Anti-Schwerkraft-Laufbandsystem durchzuführen Berechnung für genaue Entgewichtung.
      6. Platzieren Sie drei mitgelieferte Kameras (vor und bilateral, Abbildung 1) und passen Sie die Positionen an, um das synchronisierte Video-Feedback während des Trainings zu erhalten; Dies wird dem Patienten helfen, abnormale Bewegungsmuster zu korrigieren.
2. Trainingseinheit
   HINWEIS: Die gesamte Trainingseinheit wird 30 min lang durchgeführt, sechsmal pro Woche für zwei Wochen. Die wichtigsten Parameter, die mit den Tastensteuerungen "+" und "–" in der LBPP-Konsole angepasst werden müssen, sind Geschwindigkeit (Meilen pro Stunde, mph), BW-Unterstützung (%), Steigung (%) aktiven Bewegungsumfang (AROM) des Knies.
   1. Starten Sie die Aufwärmsitzung mit den folgenden Einstellungen: 5 min (Geschwindigkeit = 0 x 2,0 mph, BW = 65%, Steigung = 0%). Erhöhen Sie die Geschwindigkeit um 0,4 mph und BW-Unterstützung in 7% Schritten pro Minute.
   2. Führen Sie die Walking-Modell-Sitzung mit den folgenden Einstellungen durch: 15 min (Geschwindigkeit = 2,0 mph, BW = 65%, Steigung = 0%).
   3. Führen Sie die Abkühlsitzung mit den folgenden Einstellungen durch: 5 min (Geschwindigkeit = 2,0 x /mph, BW = 65%-100%, Steigung = 0%). Verringern Sie die Geschwindigkeit um 0,4 mph und BW-Unterstützung in 7% Dekremente pro Minute.
   4. Am Ende mit der Hockenmodell-Sitzung mit den folgenden Einstellungen: 5 min (Geschwindigkeit = 0 mph, BW = 50%, Steigung = 0%, AROM = 0°-50° oder der maximal tolerierbare Gelenkbereich innerhalb von 50°, 30 s Hocken gefolgt von einer 30 s Ruhezeit).
      HINWEIS: In der klinischen Anwendung sollte diese LBPP-Schulung entsprechend der Toleranz des Patienten angepasst werden. Darüber hinaus wird, wenn der Patient das Hockentrainingsmodell nicht tolerieren kann, nur der Gehmodus durchgeführt.

4. Bewertung nach dem Training

HINWEIS: Derselbe Therapeut schließt die Vor- und Nachbewertung jedes Patienten ab.

1. Bewerten Sie den Patienten nach 2 Wochen lbBP-Training, einschließlich NRS, aktiv/passiver ROM, WOMAC, KOOS, EQ-5D, 10 MWT, TUG und 3D-Ganganalyse.
2. Zeichnen Sie die Zufriedenheit und das Feedback der Patienten zu diesem LBPP-Protokoll auf, einschließlich des Grades an Genuss und selbstbewusster Verbesserung, des Wunsches, weiterzumachen, und Vorschläge.

5. 3D-Ganganalyse-Datenverarbeitung

1. Führen Sie die Imgit-Analysesoftware (Tabelle der Materialien) im Lieferumfang des 3D-Ganganalysesystems enthaltene Ganganalysesoftware aus.
2. Definieren Sie die Ereignisse des Fersenschlags (rechter/linker Fuß anfangser Bodenkontakt) und Zehenablage (rechte/linke Zehen werden vom Boden gehoben) im Gangzyklus für jeden Walking-Test (Abbildung 2).
3. Erhalten Sie die raumzeitlichen Parameter, Kniegelenkkinematik und Oberflächen-EMG-Aktivitätsparameter.

Ergebnisse

Wir zeigen Ergebnisse einer Knie-OA-Patientin, die eine 60-jährige Hündin (BMI = 22,9) war, die "mehr als 3 Jahre Kniearthrose" und starke Schmerzen beim Gehen (visuelle analoge Skala [VAS] = 8/10) hatte und an einem 2-wöchigen LBPP-Trainingsprogramm an unserem leichtigkeit. Während der gesamten Intervention nahm der Patient keine Schmerzmittel, um Knieschmerzen zu lindern. Das radiologische Bild ihrer Kniegelenke und die Ergebnisse klinischer Funktionsbeurteilungen sind in Abbildung 3 u...

Diskussion

Wir schlugen ein LBPP-Laufband-Interventionsprotokoll vor, das sowohl klinische Bewertungs- als auch Behandlungsmodelle für die Rehabilitation der motorischen Funktion der unteren Extremität im Knie-OA umfasst. In der Zwischenzeit, als Reaktion auf die klinischen Symptome und Knie OA Dysfunktion, das Behandlungsmodell umfasst nicht nur eine Trainingsabteilung für das Gehen im LBPP-Protokoll, sondern auch eine innovative Hocken Training Abschnitt, die die tägliche Dysfunktion aufgrund von Oberschenkelmuskelschwäche u...

Materialien

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