Support for this work was obtained by the VA Rehabilitation Research &amp; Development National Center of Excellence for the Medical Consequences of Spinal Cord Injury (VA RR&amp;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.

The authors have nothing to disclose.

지난 5 년 동안, 우리 그룹은 성공적인 검사 및 참가자가 목발을 필요로 전원이 공급되는 외골격의 형식을 사용하기위한 교육 프로그램을 개발했다. 우리는 모터 완전 마비뿐만 아니라 불완전 마비와 그와 함께 개인 훈련을하고있다. 이 훈련 프로그램은 수정 목발, 또는 기존 장치의 최신 버전의 사용을 필요로 추가 장치에 내장 될 가능성이있다. 훈련 프로그램의 표준화는 참가자의 안전 장치의 성공적인 사용을 보장 직원 자원을 식별하고 일관된 결과를 획득하는 것이 중요하다. 좋은 교육 프로그램의 요점의 적응을 촉진, 필요한 힘과 움직임을 인식하는 사용자 수 있도록 적절한 후보 선택 장치의 적절한 피팅, 적절한 기술의 진행, 그리고 어깨에 또는 손상 감각이있는 지역에 제공하는 지원을 포함 동안 그들의 움직임후속 스테핑 행동. 따라서 그것은 장치의 사용자 이득 전문성과 독립성을 돕는 트레이너 지원을 최소화하기 위해 트레이너와 사용자 사이에 전략적 춤을 실시하는 것이 중요하다. 트레이너는 외골격으로 독립되고 어려움에이 작업의 결과 때문에 감각의 참가자의 수준 이하로 지원 피해야한다. 또 다른 중요한 점은 기술을 산책하는 다양한 표면과 다른 환경에서 산책과 참가자에 도전하는 것입니다 향상시킬 수 있습니다. 참가자들은 카펫 바닥에 ambulating보​​다 쉽게​​ 할 실내 및 의료 센터에서 플랫 / 부드러운 표면에 산책 인식. 카펫 바닥에 산책, 차례로, 콘크리트 나 아스팔트 등의 고르지 못한 표면에 야외 산책보다 쉽게​​ 것으로보고있다. 체중 이동의 방법이 더 도전되기 때문에 걸어 아래로 다른 경사 구배가 참가자를 강제로 인해 균형 prese의 변경된 센터에 자신의 보행 전략을 적응기울기에 의해 nted. 이러한 어려운 환경의 모든 일반적으로 지역 사회 내에서 발생하기 때문에, 제대로 참가자를 준비하는 제어 설정에서 연습하는 것이 매우 중요합니다. 안전하게 지상 16-19,21,36을 ambulate에 전원이 공급되는 외골격을 사용하여 배운 SCI를 가진 사람들의 여러보고가 있었다. 이 보고서에서 참가자의 대부분은 자신의 하반신에 아무 잔류 기능이나 감각에 조금 있었다. 심각한 부작용은이 연구에서보고되지 않았다 및 장치는 적절한 훈련과 함께 사용하는 것이 안전하다고 판단 하였다. 보고 된 이상 반응은 특히 초기 교육 세션 16,19,36시, 멍 또는 피부의 발적, 그리고 상지의 피로, 피부 찰과상을 포함했다. 그것은 지속적인 훈련 참가자는 장치의 더 나은 피팅 신속하게 해결 상지 피로와 피부 찰과상의 감소를 발견하는 것이 관찰되었다. 부진짜야의 멍과 붉은는 스트랩의 조정 및 영향을받는 주변 지역 추가 패딩의 전략적 배치와 피할 수 있었다. 상기 장치의 사용 능력 빠르게 보행 속도 지원 감소 수준 및 다양한 환​​경에서 안전한 보행을 달성 할 수있는 능력에 의해 결정된다. 보행 능력의 이전 보고서는 독립적이었다 사람들은 도움을 필요로하는 사람들보다 더 빨리 ambulate 것으로 나타났다. . 그들은 0.44 ± 0.14 m / sec의 최소 속도로 ambulate 수 있다면 &quot;지원 워커 &#39;와 같은 반 Hedel 등으로 분류 워커에 의해 보고서; 자신의 휠체어 (42)를 사용을 통해 도움을 야외에서 걷는 것을 선택하는 사람들과 관련된 속도. 이 보행 속도는 스트로크를 가진 사람들에보고 된 제한된 커뮤니티 ambulators의 0.40 m / sec의 속도와 비슷합니다. 43 몇 연구는 로봇 exoskelet를 사용하여 보행 속도와 지원의 수준을보고 있지만기능은 이러한 연구는 많은 참가자들이이 이전 보고서에 언급 된 0.40 m / sec의 걷는 속도를 달성 할 수 있다고 지적했다. 전원이 공급되는 외골격을 사용하는 보고서는 7 ~ 12의 참가자들이보다 빠른 0.40 m / 초 18 ambulate 할 수 있었던 것으로 나타났다. 다른 전원 외골격을 사용하여 다른 조사보다 큰 0.40 m / 초 36 ambulating 성공적으로 6 (16)의 참가자를 설명 할 수 있었다. 세 번째 전원 외골격을 사용하여 보고서는 해당 장치에 추가로 교육 및 / 또는 adaptions와 0.40 m / 초 22,44, 미래 보고서는 증가 표시 될 수 있습니다 보행 속도의 걷는 속도를 증명하지 않았지만. 지금까지, 전원 외골격을 사용하는 모든 연구 지원의 높은 수준을 필요로하는 사람들은 느린 속도로 걸어보고했다. 이들 보고서에서 언급 한 사상은 참가자 중 일부는 0.40 m / sec의 속도 이상 ambulate 않았어도 FI에 정의가 &quot;감시&quot;레벨에서 ambulate 수 있다고했다M 규모. 이 보고서는 장치에 대한 추가 교육이나 수정,이 빠른 속도로 보행이 달성 될 수 있음을 시사한다. 산소 소모량 측정 에너지 소비가 아니라 과도한 피로 인 임계치 이상의, 외골격 보조 보행 증가되는 것으로 입증되었다. 0.22 ± 0.11 m의 평균 속도로 전원이 공급되는 외골격에 ambulated 여덟 참가자 / 초의 산소 소비 속도를 걷는 보여 11.2 ± 1.7 ㎖ / ㎏ / 분, 118 ± 21 BMP (48 % ± 16 % 심장 박동 예약의 심장 박동수 )하지만 상당히 최대 예측 된 값 아래 앉아 17 서에서 크게 증가했다 둘 다. 0.19에서 보행시 도보 2 복싱 경기 동안 5 참가자의 산소 소비량 평가 다른 전원 외골격을 사용하여 다른 보고서는 9.5 ± 0.8 ㎖ / ㎏ / 분을보고 ± 0.01 m / sec로 걷는 11.5 ± 1.4 ㎖ / ㎏ / 분 0.277; 0.05 m / 초 21. 이러한 연구는 모두 적당한 강도로 ambulating 참가자들이 심폐 45 혜택에 대한 효과가 스포츠 의학의 미국 대학에 의해 결정되는 최소한의 교육 강도 임계 값 이상이라고 설명했다. 이는 이들 장치는 전위를 정기적으로 수행하는 경우, 사용자의 체력, 신체 조성 및 지질 프로파일의 향상으로 이어질 것으로 예상 될 수 있다는 활동 양식을 제공하는 장기간 사용되어야하는 것을 의미한다. 전동 외골격은 상지 기능을 가진 사람을위한 서 지상의 보행에 대한합니다 (FIM에 의해 정의 된 수준 육) 수정 독립의 양식을 제공합니다. 미래의 디바이스는 더 빠른 속도로 또는 원하는 ambulate 보행 속도를 변화보다 큰 능력을 제공하도록 설계 될 수있다. 미래의 외골격은 maintainin하여 (예 : tetraplegia 가진 사람으로) 제한 손과 팔의 기능을 가진 사람들을 위해 설계 될 수있다추가 트렁크 지원과 균형을 유지하기위한 버팀목을 들고보다 다른 메커니즘을 제공와 g 사용자의 균형. 뇌 제어의 발전은 어느 날 걷기 운동 (20)를 제어하기 위해 통합 될하는 데 사용할 수 있습니다. 이 새로운 필드 내에서 제시된 기본 트레이닝 개념은 현재와 미래의 동력 형 외골격에 적용 할 수 있지만, 사용자에 맞게되어야하고 외골격이 사용된다. 표준화 된 교육 전략은 현재 성공적으로 참가자 외골격 보조 보행을 위해 사용된다; 이러한 장치의 미래의 수정은 교육 패러다임에 adaptions이 필요할 수 있습니다. 자격을 갖춘 SCI​​ 건강 관리 전문가를 가르치는 것은 적절 외골격 보조 보행 이러한 장치의 지속적인 사용과 처방에 필요한 수행하는 SCI를 가진 사람들을 훈련합니다. 미래는 이러한 장치에 대한 밝은; SCI를 가진 사람들에 의해 전원이 공급되는 외골격의 사용은 t 더 확산 될 것전 세계적으로 의료 및 재활 센터의 교육 프로그램의 그가 설립. 또한, 향후 연구는 일반 외골격 보조 걷기 척수 손상에서 부동과 마비와 연관된 보조 의료 합병증의 많은 향상 것으로 표시 될 수 있습니다.

척수 손상 (SCI)을 가진 많은 사람들은 서서 또는 보조 장치 또는 물리적 지원을 사용하지 않고 ambulate 할 수 없습니다. 수세기 동안 심한 SCI에 그들을위한 유일한 이동 옵션은 휠체어 1이었다. 지난 수십 년 동안, SCI를 가진 사람들은 보행 보조기 (RGO) 2-7 왕복 다양한 수동적 교정 용 장치를 사용하여 그 이동을 보완 할 수있는 옵션을 가지고있다. 이러한 장치는, 그러나, 이러한 장치를 사용 ambulate 위해 사용자에 의해 요구되는 물리적 노력이 더 널리 이용되고 없다. RGOs 또한, 계단을 올라 서서, 아래로 3,7 앉아 할 수있는 능력에 제한이 있습니다. 노력은 이동에 전원을 공급하고 다리의 전방 요동을 용이하게하는 데 도움 기능적 전기 자극 (FES)를 도입함으로써 이러한 장치의 효율성을 향상시키기 위해 이루어졌다; 그러나, 이러한 노력은 개념 또는 프로토 타입 8 ~ 12 이상 진행하지 않았습니다.1970 년대에, 모터는 엉덩이와 무릎 관절의 움직임에 전력을 공급하는 보조기와 통합 및 SCI와 사람이 단계 (13)를 취할 수에 성공했다. 그러나, 시간이 불충분 한 배터리 컴퓨터 기술은 디바이스의 범위를 제한하고, 또한 개발 10,13 포기되었습니다. 최근 기술의 발전과 함께, 여러 전원 외골격은 지상 ambulate 다양한 병리를 가진 사람들을 수 있도록 개발되었다. 이 전원 외골격 장치가 스트로크 14, 15와 사람에서 연구 된 그들의 낮은 사지 25-27의 감소 제어를 일으키는 장애를 가진 완전하고 SCI 16-24 불완전하고, 다른 사람과 사람들. 장치가 다를 수 있지만, 각각의 안전 성능을 위해 사용자에 의해 훈련과 연습이 필요합니다. 참조 디바이스 세 ambulate와 균형을 유지하기 위해 목발의 사용을 필요로한다. 네 번째 사람은 balanc을 유지때문에 지원 기반을 확대 중력 (20)의 중심을 낮추고 대형 발판 대량의 전자 안정성. crutching 필요한 디바이스 3 역학 원하는 동작을 제어하는​​ 방법을 일부 변형이 때문에 장치의 설계에 차이가있는 경우에도 동일한 원리를 이용한다. 교육 프로그램은 생물 의학 엔지니어, 생리학, 물리 치료사, 운동 생리 학자, 신경과와 물리 치료사로 구성된 연구 그룹에 의해 제임스 J. 피터 VA 의료 센터 (JJPVAMC), 브롱스, NY에서 개발되었다. 트레이닝 프로그램은 하나의 특정 전원 외골격 개발되었다 (17, 18) 앞에서 설명하지만 균형을 유지 목발 세트를 필요로하는 다른 동력 형 외골격에 적용 가능한 기술의 집합을 포함한다. 모든 잠재적 인 참가자들은 이전의 진보적 인 교육 프로그램에 참여하기 상영되었다. 의 중요성SCI와 사람의 선별이 장치의 안전한 사용을 억제 할 수 금기 의료 합병증의 유무를 확인하는 것입니다. 관심의 한 영역은 낮은 골밀도 (BMD)입니다. SCI있는 사람은 자신의 삶 (30)에 걸쳐 계속 부상 28, 29 후 즉시 극적인 골 손실을 겪고 있습니다. BMD의 이러한 손실은 긴 뼈 골절의 위험을 초래한다. 현재, 전체 모터 SCI와 사람들을 위해 뼈 손실을 완화 할 효과적인 치료는 없다. 또한, SCI를 가진 사람에게 설정된 임계 파괴가 존재하지 않지만, 노력은 임상 적 판단 및 과거 골절과 함께 31-33 가이드로서 사용될 수있다 기준을 확인하게되었다. 이러한 운동 (ROM)의 제한 범위로 처리되고 해결 될 수있는 다른 일반적인 금기, 34 및 압력 궤양 35. 다른 전원 외골격의 각각은 캔디로, 예컨대 ROM 기준으로 적격 다른 조건을 필요로 할 수있다날짜 17-19,21,22,36 설명 된 대부분의 소자를 사용한다. 일단 사람이 성공적으로 사용자와 진행 훈련 장치를 피팅, 심사 기준을 모두 통과했다. 가난한 피팅 멍 및 / 또는 피부 찰과상 (16)으로 이어질 수 있기 때문에 장치의 적절한 피팅은 외골격을 가진 낮은 사지의 부적절한 접촉을 방지하는 것이 중요하다. 사용자 제한이 있거나 말단 감각과 고유 감각 낮지 수있다; 피트로부터의 감각과 촉각 피드백의 결여는 장치를 마스터하기위한 사용자의 능력을 둔화 균형 그들의 중심 인식의 전체적인 부족에 기여할 수있다. 밸런스의 중심 인식의 부족은 또한 순방향의 정도를 계측 어려움 등 시프트 적절한 가중치 문제가 발생할 수 있고, 무게에 담지 초과 사용의 결과로 변속 보용주기 및 부적절한 타이밍 중량 중에 필요한 이동 횡 그만큼팔과 균형 유지를위한 목발. 균형과 체중 이동이 취득 서의 기본 메커니즘되면, 사용자는 디바이스에서 도보로 진행됩니다. 여러 세션은 도보 및 다른 이동 능력을 향상시킬 필요가있다. 처음에, 평면 및 의료 센터 내 매끄럽다면 훈련을 위해 사용된다. 그러나 향상된 기술 수​​준으로, 사용자는 카펫, 아스팔트, 콘크리트, 잔디, 슬로프의 다른 학위를 가진 비평 탄화 표면 등 다양한 도보 표면을 도입하여 점진적으로 더 어려운 작업에 도전한다. 이 논문의 목적은 사용하기 위해 지상 산책을위한 전원 외골격을 심사 기준, 적절한 피팅 및 교육 과정을보고하는 것입니다. 이 프로그램은 다른 16 ~ 18에 의해 설명되어 구체적으로 하나의 장치 용으로 개발하지만 참여 SCI와 직원 트레이너와 사람에 대한 공통적 인 측면과 과제 해결 된 외골격을 보조에드는 다른 전원 외골격을 사용할 수있는 프로그램을 산책. 이 프로토콜의 특정 측면은 JJPVAMC에 사용되는 장치에 따라 다릅니다. 또한, 교육 프로그램의 일부 구성 요소는 디바이스 요소의 배향에 맞게 적절한 염기성 서 기본적인 지침과 앉아 기술 지침을 포함하는 제조에 의해 개발되었다. JJPVAMC에서 연구진은 사용자 나서하여 모든 교육 활동가 서 개발했다. 이들은 서의 향상 및 앉아 훈련 지침, 서 균형 능력, 실내 도보 진행 능력, 야외 산책 진행 기술, 도달 정지, 회전 다른 이동 작업 및 도어 / 임계 탐색의 다양한 종류를 포함한다.

<table><tbody><tr><td>Powered Exoskeleton such as ReWalk Ekso REX and Indego &lt;em&gt;etc.&lt;/em&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Loft strand Crutches</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Comfortable sneakers</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

training persons with spinal cord injury to ambulate using a powered exoskeleton

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.

다음 측정은 훈련에 걸쳐 얻어진다. 손 두 하나 손으로 목발 밸런스 기술은 각각의 균형 (그림 2)을 유지하기 위해 &quot;수&quot;또는 &quot;하지 수&quot;로 1 분 동안 평가된다. 시간과 거리를 산책 평가는 6MWT, 10MWT와 TUG를 사용하여 훈련을 통해 얻을 수있다. 외골격 보조 일반적으로 발생하는 표면을 걷고은 (그림 3, 4) 및 야외 (그림 5-6) 실내 시험한다. 예 (그림 10) 캐비닛에 (그림 9) 문 (그림 7, 8), 이상에 도달 머리를 탐색하고 공원 벤치에 앉아 외부와 같은 다른 이동 능력을 수행 할 수행 할 &quot;수&quot;또는 &quot;수 없습니다&quot;로 평가됩니다 . 평균 도보 10 SE에서 10MWT 동안 속도제 60 세션 ssion 간격 (그림 11)을 묘사하고 있습니다. 이 그래프는 참가자의 사용자들 사이에 개선 전동 외골격과 가변 레이트를 사용하는 다양한 초기 능력을 나타낸다. 가장 적합한 라인의 기울기의 평균 ± 표준 편차는 0.0048 ± 0.004 m / 초이고, 값은 0.015 m / 초에 0.00026에서였다. 이는 각 참가자가 가변 속도로 개선 있지만, 그들은 빨리 각 세션 0.0048 m / sec의 평균을 걸었다을 나타냅니다. 가장 적합한 절편의 평균 ± 표준 편차는 0.16 ± 1.8 m / 초이며, 숫자가 0.50 m / 초에서 -0.026이었다. 이 나타냅니다 평균 참가자가 0.16 m / sec의 평균 초기 속도를 가지고에; 일부 ambulate 거의없는 능력을 가진 참가자와 다른 사람과 교육의 초기 단계에있는 아주 좋은 능력을 가지고있다. 강사 지원은 성능에 영향을 미칩니다; assistan의 높은 수준을 필요로하는 사람들CE 마크는 시스템 (18)을 사용하여 더 실력과 무관 한 사람들보다 느리게 걷는다. 세 보행 테스트 측정은 유사하지만, 다른 능력 정보를 제공합니다. 10MWT 사용자가 장치 ambulate 할 수 있는지의 속도 (m / 초)에 대한 최선의 표시를 제공한다. m / 초에 속도를 변환 할 때 6MWT 거리, 평균 보행 속도를 제공하고 외골격에서 산책의 일관성의 표시입니다. 사용자가 실수로 산책을 중지 할 때 타이머가 계속 있기 때문에, 최선의 노력 10MWT에 더 가까운 6MWT의 속도는 사람이 일치 걷고 적은 중지 한 것을 나타냅니다. 예인선은 연속적인 조합을 수행 할 수있는 많은 기술이 필요합니다. 예인선은 서서 걷고, 회전, 정지 및 전원 외골격에 앉아 통합하는 사람의 전체 능력의 척도이다. 6MWT, 10MWT 및 TUG 측정의 개요는 양 (1)에 의해 전술 한<html> 8은 참여자 환자 인구 통계 정보와 함께 표 1에 나타내었다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig1.jpg" /> 그림 1. 두 손으로 목발 균형.이 그림은 사람이 서 여전히 두 목발로 균형을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig2.jpg" /> 그림 2. 한 손으로 목발 균형.이 그림은 아직 만 1 목발과 분산 사람이 서 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> ove_content &quot;FO : 유지-together.within 페이지 =&quot;1 &quot;&gt; <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig3.jpg" /> 매끄러운 표면에 실내 산책 그림 3.이 그림은 평평한 표면에 실내 산책하는 사람을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig4.jpg" /> 카펫에 그림 4. 걷기.이 그림은 카펫 표면에 실내 산책하는 사람을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig5.jpg" /> 그림 5. </stro<html> NG&gt; 잔디에 야외 산책.이 그림은 잔디에 야외를 산책하는 사람이 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig6.jpg" /> 경사면에 그림 6. 걷기.이 그림은 커브 컷 아웃 아래 야외를 산책하는 사람을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig7.jpg" /> 엘리베이터를 탐색 그림 7..이 그림은 엘리베이터 문으로 설정 시간 초과 문 밖으로 산책하는 사람을 보여줍니다.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig7large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <img alt="그림 8" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig8.jpg" /> 회전문에서 산책 그림 8..이 그림은 회전 문 밖으로 산책하는 사람을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 9" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig9.jpg" /> 그림 9. 오버 헤드 캐비닛과 도달 카운터.이 그림은 오버 헤드 캐비닛에서 항목을 복용하는 사람을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig9large.jpg" target="_blank">이 figu의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오</a><html> 레. <img alt="그림 10" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig10.jpg" /> 공원 벤치에 외부 앉아 그림 10.이 그림은 공원 벤치에 앉아 외부 사람을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig10large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 11" src="/files/ftp_upload/54071/54071fig11.jpg" /> 그림 11. 10 세션 10MWT의 속도 평균. 데이터 10 세션 간격으로 평균 교육의 첫 번째 60 세션의 10MWT 속도를 보여줍니다. x 축은 세션 설명 y 축은 참가자 훈련 세션 동안 얻어진 10MWT 결과로부터 계산 된 평균 속도 (m / 초)를 설명한다. 선형 가장 적합한 라인은 각 참가자의 결과에 중첩되었다.= &quot;https://www.jove.com/files/ftp_upload/54071/54071fig11large.jpg&quot;대상 = &quot;_ 빈&quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="8"> 인구 통계 학적 특성 </td><td colspan="7"> 워크 테스트 (WT) 및 지원의 수준 (LOA) </td></tr><tr><td rowspan="2"> SID </td><td rowspan="2"> 나이 (와이) </td><td rowspan="2"> 하프 타임 (센티미터) </td><td rowspan="2"> 중량 (킬로그램) </td><td rowspan="2"> 성별 </td><td rowspan="2"> DOI (와이) </td><td rowspan="2"> LOI </td><td rowspan="2"> AIS </td><td colspan="2"> 10m WT </td><td colspan="2"> 6 분 WT </td><td> 예인선 </td><td rowspan="2"&gt; (LOA) </td><td rowspan="2"> Assess- , 표준 세션 </td></tr><tr><td> (비서) </td><td> (m / 초) </td><td> (엠) </td><td> (m / 초) </td><td> (비서) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> (34) </td><td> 173 </td><td> 66.7 </td><td> 남성 </td><td> 9 </td><td> T4 </td><td> 비 </td><td> (39) </td><td> 0.26 </td><td> (90) </td><td> 0.25 </td><td> (83) </td><td> 최소 </td><td> 89 </td></tr><tr><td> 이 </td><td> (48) </td><td> (168) </td><td> (68) </td><td> 남성 </td><td> 4 </td><td> T10 </td><td> 에이 </td><td> (62) </td><td> 0.16 </td><td> (51) </td><td> 0.14 </td><td> NP </td><td> 최소 </td><td> (18) </td></tr><tr><td> 삼 </td><td> (44) </td><td> 183 </td><td> 77.1 </td><td> 남성 </td><td> 4.5 </td><td> T4 </td><td> 에이 </td><td> (20) </td> &lt;TD&gt; 0.50 </td><td> (209) </td><td> 0.58 </td><td> (56) </td><td> 미 </td><td> (63) </td></tr><tr><td> 4 </td><td> (58) </td><td> (160) </td><td> 64.4 </td><td> 여자 </td><td> 1.5 </td><td> C8 / T8 </td><td> A (NT) </td><td> (24) </td><td> 0.42 </td><td> 139 </td><td> 0.39 </td><td> 59 </td><td> 미 </td><td> (43) </td></tr><tr><td> (5) </td><td> (61) </td><td> (175) </td><td> 72.6 </td><td> 남성 </td><td> (14) </td><td> T11 </td><td> 에이 </td><td> (23) </td><td> 0.44 </td><td> 137 </td><td> 0.38 </td><td> (66) </td><td> 미 </td><td> (37) </td></tr><tr><td> 6 </td><td> (24) </td><td> (185) </td><td> 74.8 </td><td> 남성 </td><td> (5) </td><td> T5 </td><td> 에이 </td><td> (56) </td><td> 0.18 </td><td> (60) </td><td> 0.17 </td><td> NP </td><td> 최소 </td><td> (12) </td></tr><tr><td> (7) </td><td> (40) </td><td> 183 </td><td> 88.5 </tD&gt; <td> 남성 </td><td> 1.5 </td><td> T1 </td><td> 비 </td><td> (61) </td><td> 0.16 </td><td> (51) </td><td> 0.14 </td><td> (70) </td><td> 에스 </td><td> (102) </td></tr><tr><td> 8 </td><td> (56) </td><td> (175) </td><td> 83.9 </td><td> 남성 </td><td> 삼 </td><td> T9 </td><td> 에이 </td><td> (22) </td><td> 0.46 </td><td> (151) </td><td> 0.42 </td><td> (116) </td><td> 에스 </td><td> (51) </td></tr><tr><td> 9 </td><td> (50) </td><td> 183 </td><td> 99.8 </td><td> 남성 </td><td> (11) </td><td> T7 </td><td> 에이 </td><td> (17) </td><td> 0.59 </td><td> (208) </td><td> 0.58 </td><td> (56) </td><td> 미 </td><td> (56) </td></tr><tr><td> (10) </td><td> (37) </td><td> (170) </td><td> 65.8 </td><td> 남성 </td><td> 6 </td><td> T2 </td><td> 에이 </td><td> (22) </td><td> 0.46 </td><td> (150) </td><td> 0.42 </td><td> (63) </td><td> 최소 </td><td> 59 </td></tr><tr><td> 11 </td><td> (64) </td><td> 173 </td><td> 72.8 </td><td> 남성 </td><td> 삼 </td><td> T2 </td><td> 에이 </td><td> (78) </td><td> 0.13 </td><td> (46) </td><td> 0.13 </td><td> NP </td><td> 모드 </td><td> (28) </td></tr><tr><td> (12) </td><td> (37) </td><td> (152) </td><td> 65.8 </td><td> 여자 </td><td> (19) </td><td> C8 </td><td> C (NT) </td><td> (14) </td><td> 0.71 </td><td> 256 </td><td> 0.71 </td><td> (42) </td><td> 미 </td><td> (39) </td></tr></tbody></table> 참가자 및 워크 테스트 결과 표 1. 특성 SID = 대상 식별 번호.; Y = 년; cm = 센티미터; kg = kg; DOI = 부상의 기간; LOI = 부상의 수준; AIS = 미국 척수 손상 협회 손상 규모; LOA = 지원의 수준; s = 초; m = m; 순이익은-수행되지 및 NT = 비 외상성 SCI =. LOA는 다음 중 하나로서 FIM에서 적응시켰다 :중간 지원은 (MOD)은 - 참가자는 작업의 50 %가 74 %를 수행한다; 최소의 지원 (민) - 사용자는 태스크의 75 % 이상을 수행한다; 감독 (S)는 - 트레이너는 참가자를 감동하지만, 필요에 따라 균형 또는 지침에 대한 지원을 제공하기에 도달 할 수있을만큼 가까이하지 않습니다; 수정 독립 (MI) - 트레이너가 어떤 지원을 제공하지 않으며, 장치 걷는 동안 참가자가 완전히 독립적이다. 척수 손상을 가진 사람에 전원이 공급되는 외골격의 양 A, 슬린 P, Knezevic S, Kornfeld S, 병원 내 보행 속도와 지원의 수준의 Spungen A. 평가의 허가와, 인쇄 다시. 최고 척수 INJ Rehabil. 2015; 21 (2) : 100-109. 저작권 (C) 2015 토마스 랜드 출판사, 주식 회사

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Training Persons with Spinal Cord Injury to Ambulate Using a Powered Exoskeleton

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.

척수 손상이있는 사람을 교육하는 것은 동력 형 외골격을 사용 Ambulate하기

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper ...

training-persons-with-spinal-cord-injury-to-ambulate-using-powered

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

20.6K 조회수.  James J. Peters VA Medical Center. 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. 

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Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic valve leaflets are composed of interstitial cells suspended within an extracellular matrix (ECM) and are lined with an endothelial cell monolayer. The valve withstands a harsh, dynamic environment and is constantly exposed to shear, flexion, tension, and compression. Research has shown calcific lesions in diseased valves occur in areas of high mechanical stress as a result of endothelial disruption or interstitial matrix damage1-3. Hence, it is not surprising that epidemiological studies have shown high blood pressure to be a leading risk factor in the onset of aortic valve disease4. 
The only treatment option currently available for valve disease is surgical replacement of the diseased valve with a bioprosthetic or mechanical valve5. Improved understanding of valve biology in response to physical stresses would help elucidate the mechanisms of valve pathogenesis. In turn, this could help in the development of non-invasive therapies such as pharmaceutical intervention or prevention. Several bioreactors have been previously developed to study the mechanobiology of native or engineered heart valves6-9. Pulsatile bioreactors have also been developed to study a range of tissues including cartilage10, bone11 and bladder12. The aim of this work was to develop a cyclic pressure system that could be used to elucidate the biological response of aortic valve leaflets to increased pressure loads. 
The system consisted of an acrylic chamber in which to place samples and produce cyclic pressure, viton diaphragm solenoid valves to control the timing of the pressure cycle, and a computer to control electrical devices. The pressure was monitored using a pressure transducer, and the signal was conditioned using a load cell conditioner. A LabVIEW program regulated the pressure using an analog device to pump compressed air into the system at the appropriate rate. The system mimicked the dynamic transvalvular pressure levels associated with the aortic valve; a saw tooth wave produced a gradual increase in pressure, typical of the transvalvular pressure gradient that is present across the valve during diastole, followed by a sharp pressure drop depicting valve opening in systole. The LabVIEW program allowed users to control the magnitude and frequency of cyclic pressure. The system was able to subject tissue samples to physiological and pathological pressure conditions. This device can be used to increase our understanding of how heart valves respond to changes in the local mechanical environment.

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A cyclic pressure bioreactor capable of subjecting heart valve tissue to physiological and pathological pressure conditions has been designed. A LabVIEW program allows users to control pressure magnitude, amplitude and frequency. This device can be used to study the mechanobiology of heart valve tissue or isolated cells.

의 순환 압력 생물 반응기 설계 예 VIVO</em대동맥 심장 밸브> 학습

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

연구

생체공학

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of the Drosophila larva makes it an attractive model organism for live imaging studies. However, an important challenge for live imaging techniques is to noninvasively immobilize and position an animal on the microscope. This protocol presents a simple and easy to use method for immobilizing and imaging Drosophila larvae on a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device, which we call the 'larva chip'. The larva chip is comprised of a snug-fitting PDMS microchamber that is attached to a thin glass coverslip, which, upon application of a vacuum via a syringe, immobilizes the animal and brings ventral structures such as the nerve cord, segmental nerves, and body wall muscles, within close proximity to the coverslip. This allows for high-resolution imaging, and importantly, avoids the use of anesthetics and chemicals, which facilitates the study of a broad range of physiological processes. Since larvae recover easily from the immobilization, they can be readily subjected to multiple imaging sessions. This allows for longitudinal studies over time courses ranging from hours to days. This protocol describes step-by-step how to prepare the chip and how to utilize the chip for live imaging of neuronal events in 3rd instar larvae. These events include the rapid transport of organelles in axons, calcium responses to injury, and time-lapse studies of the trafficking of photo-convertible proteins over long distances and time scales. Another application of the chip is to study regenerative and degenerative responses to axonal injury, so the second part of this protocol describes a new and simple procedure for injuring axons within peripheral nerves by a segmental nerve crush.

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Drosophila larvae are an attractive model system for live imaging due to their translucent cuticle and powerful genetics. This protocol describes how to utilize a single-layer PDMS device, called the &#39;larva chip&#39; for live imaging of cellular processes within neurons of 3rd instar Drosophila larvae.

라이브 이미징 및 상해 응답의 연구에 대한 마이크로 유체 칩을 사용<em&gt; 초파리</em&gt; 애벌레

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of ...

Engineering Platform and Experimental Protocol for Design and Evaluation of a Neurally-controlled Powered Transfemoral Prosthesis

To enable intuitive operation of powered artificial legs, an interface between user and prosthesis that can recognize the user's movement intent is desired. A novel neural-machine interface (NMI) based on neuromuscular-mechanical fusion developed in our previous study has demonstrated a great potential to accurately identify the intended movement of transfemoral amputees. However, this interface has not yet been integrated with a powered prosthetic leg for true neural control. This study aimed to report (1) a flexible platform to implement and optimize neural control of powered lower limb prosthesis and (2) an experimental setup and protocol to evaluate neural prosthesis control on patients with lower limb amputations. First a platform based on a PC and a visual programming environment were developed to implement the prosthesis control algorithms, including NMI training algorithm, NMI online testing algorithm, and intrinsic control algorithm. To demonstrate the function of this platform, in this study the NMI based on neuromuscular-mechanical fusion was hierarchically integrated with intrinsic control of a prototypical transfemoral prosthesis. One patient with a unilateral transfemoral amputation was recruited to evaluate our implemented neural controller when performing activities, such as standing, level-ground walking, ramp ascent, and ramp descent continuously in the laboratory. A novel experimental setup and protocol were developed in order to test the new prosthesis control safely and efficiently. The presented proof-of-concept platform and experimental setup and protocol could aid the future development and application of neurally-controlled powered artificial legs.

Neural-machine interfaces (NMI) have been developed to identify the user's locomotion mode. These NMIs are potentially useful for neural control of powered artificial legs, but have not been fully demonstrated. This paper presented (1) our designed engineering platform for easy implementation and development of neural control for powered lower limb prostheses and (2) an experimental setup and protocol in a laboratory environment to evaluate neurally-controlled artificial legs on patients with lower limb amputations safely and efficiently.

엔지니어링 플랫폼 및 Neurally 통제 강화 대퇴 보철물의 설계 및 평가를위한 실험 프로토콜

To enable intuitive operation of powered artificial legs, an interface between user and prosthesis that can recognize the user's movement intent is ...

Paradigms of Lower Extremity Electrical Stimulation Training After Spinal Cord Injury

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with numerous cardiometabolic health consequences. These changes are likely to increase the risk of developing chronic secondary conditions and impact the quality of life in persons with SCI. Surface neuromuscular electrical stimulation evoked resistance training (NMES-RT) was developed as a strategy to attenuate the process of skeletal muscle atrophy, decrease ectopic adiposity, improve insulin sensitivity and enhance mitochondrial capacity. However, NMES-RT is limited to only a single muscle group. Involving multiple muscle groups of the lower extremities may maximize the health benefits of training. Functional electrical stimulation-lower extremity cycling (FES-LEC) allows for the activation of 6 muscle groups, which is likely to evoke greater metabolic and cardiovascular adaptation. Appropriate knowledge of the stimulation parameters is key to maximizing the outcomes of electrical stimulation training in persons with SCI. Adopting strategies for long-term use of NMES-RT and FES-LEC during rehabilitation may maintain the integrity of the musculoskeletal system, a pre-requisite for clinical trials aiming to restore walking after injury. The current manuscript presents a combined protocol using NMES-RT prior to FES-LEC. We hypothesize that muscles conditioned for 12 weeks prior to cycling will be capable of generating greater power, cycle against higher resistance and result in greater adaptation in persons with SCI.

Spinal cord injury is a traumatic medical condition that may result in elevated risks of chronic secondary metabolic disorders. Here, we presented a protocol using surface neuromuscular electrical stimulation-resistance training in conjunction with functional electrical stimulation-lower extremities cycling as a strategy to ameliorate several of these medical problems.

척수 손상 후 더 낮은 말단 전기 자극 교육의 패러다임

Skeletal muscle atrophy, increased adiposity and reduced physical activity are key changes observed after spinal cord injury (SCI) and are associated with ...

행동분석학

Tissue Engineering of Tumor Stromal Microenvironment with Application to Cancer Cell Invasion

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and invasion. Rat tail type I collagen and/or matrix derived from Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells have been traditionally employed as the substrates to model the matrix or stromal microenvironment into which mesenchymal cells (usually fibroblasts) are populated. Although experiments using such matrices are very informative, it can be argued that due to an overriding presence of a single protein (such as in type I Collagen) or a high content of basement membrane components and growth factors (such as in matrix derived from mouse sarcoma cells), these substrates do not best reflect the contribution to matrix composition made by the stromal cells themselves. To study native matrices produced by primary dermal fibroblasts isolated from patients with a tumor prone, genetic blistering disorder (recessive dystrophic epidermolysis bullosa), we have adapted an existing native matrix protocol to study tumor cell invasion. Fibroblasts are induced to produce their own matrix over a prolonged period in culture. This native matrix is then detached from the culture dish and epithelial cells are seeded onto it before the entire coculture is raised to the air-liquid interface. Cellular differentiation and/or invasion can then be assessed over time. This technique provides the ability to assess epithelial-mesenchymal cell interactions in a 3D setting without the need for a synthetic or foreign matrix with the only disadvantage being the prolonged period of time required to produce the native matrix. Here we describe the application of this technique to assess the ability of a single molecule expressed by fibroblasts, type VII collagen, to inhibit tumor cell invasion.

Tissue engineered fibroblast-derived native matrix is an emerging tool to generate a stromal substrate which supports epithelial cell proliferation and differentiation. Here a protocol applying this methodology to assess the impact of different stromal cell types on tumor cell biology is presented.

암 세포의 침략에 응용 프로그램을 사용하여 종양의 기질 미시의 조직 공학

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

철 산화물 나노 입자와 기능화 자기 세균 Nanocellulose의 제작

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

A Guide to Structured Illumination TIRF Microscopy at High Speed with Multiple Colors

Optical super-resolution imaging with structured illumination microscopy (SIM) is a key technology for the visualization of processes at the molecular level in the chemical and biomedical sciences. Although commercial SIM systems are available, systems that are custom designed in the laboratory can outperform commercial systems, the latter typically designed for ease of use and general purpose applications, both in terms of imaging fidelity and speed. This article presents an in-depth guide to building a SIM system that uses total internal reflection (TIR) illumination and is capable of imaging at up to 10 Hz in three colors at a resolution reaching 100 nm. Due to the combination of SIM and TIRF, the system provides better image contrast than rival technologies. To achieve these specifications, several optical elements are used to enable automated control over the polarization state and spatial structure of the illumination light for all available excitation wavelengths. Full details on hardware implementation and control are given to achieve synchronization between excitation light pattern generation, wavelength, polarization state, and camera control with an emphasis on achieving maximum acquisition frame rate. A step-by-step protocol for system alignment and calibration is presented and the achievable resolution improvement is validated on ideal test samples. The capability for video-rate super-resolution imaging is demonstrated with living cells.

This article provides an in depth guide for the assembly and operation of a structured illumination microscope operating with total internal reflection fluorescence illumination (TIRF-SIM) to image dynamic biological processes with optical super-resolution in multiple colors.

여러 색상과 고속에서 구조화 조명 TIRF 현미경에 가이드

Optical super-resolution imaging with structured illumination microscopy (SIM) is a key technology for the visualization of processes at the molecular ...

Using Synthetic Biology to Engineer Living Cells That Interface with Programmable Materials

We have developed an abiotic-biotic interface that allows engineered cells to control the material properties of a functionalized surface. This system is made by creating two modules: a synthetically engineered strain of E. coli cells and a functionalized material interface. Within this paper, we detail a protocol for genetically engineering selected behaviors within a strain of E. coli using molecular cloning strategies. Once developed, this strain produces elevated levels of biotin when exposed to a chemical inducer. Additionally, we detail protocols for creating two different functionalized surfaces, each of which is able to respond to cell-synthesized biotin. Taken together, we present a methodology for creating a linked, abiotic-biotic system that allows engineered cells to control material composition and assembly on nonliving substrates.

This paper presents a series of protocols for developing engineered cells and functionalized surfaces that enable synthetically engineered E. coli to control and manipulate programmable material surfaces.

살아있는 세포를 엔지니어하는 합성 생물학을 사용하여 해당 프로그램 자료와 인터페이스

We have developed an abiotic-biotic interface that allows engineered cells to control the material properties of a functionalized surface. This system is ...

Activity-based Training on a Treadmill with Spinal Cord Injured Wistar Rats

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) on a treadmill is widely used as a rehabilitation tool in the SCI population with many benefits and improvements to daily life. We utilize this method of activity-based task-specific training (ABT) in rodents after SCI to both elucidate the mechanisms behind such improvements and to enhance and improve upon existing clinical rehabilitation protocols. Our current goal is to determine the mechanisms underlying ABT-induced improvements in urinary, bowel, and sexual function in SCI rats after a moderate to severe level of contusion. After securing each individual animal in a custom-made adjustable vest, they are secured to a versatile body weight support mechanism, lowered to a modified three-lane treadmill and assisted in step-training for 58 minutes, once a day for 10 weeks. This setup allows for the training of both quadrupedal and forelimb-only animals, alongside two different non-trained groups. Quadrupedal-trained animals with body weight support are aided by a technician present to assist in stepping with proper hind limb placement as necessary, while forelimb-only trained animals are raised at the caudal end to ensure no hind limb contact with the treadmill and no weight-bearing. One non-trained SCI group of animals is placed in a harness and rests next to the treadmill, while the other control SCI group remains in its home cage in the training room nearby. This paradigm allows for the training of multiple SCI animals at once, thus making it more time-efficient in addition to ensuring that our pre-clinical animal model mimics the clinical representation as close as possible, particularly with respect to the body weight support with manual assistance.

This protocol demonstrates our model of activity-based locomotor treadmill training for rats with spinal cord injury (SCI). Included is both quadrupedal and forelimb-only groups, in addition to two distinct types of non-trained control groups. Investigators are able to assess training effects on SCI rats using this protocol.

척수와 디딜 방 아에 활동 기반 교육 부상 Wistar 쥐

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) ...

신경과학

A Rehabilitation Program of Exoskeleton-assisted Body Weight-Supported Treadmill Training with Non-immersive Virtual Reality for Stroke Patients

Stroke is a cerebrovascular event that significantly affects patients' mobility and independence. Restoring gait patterns is a critical goal of stroke rehabilitation, and technology-based therapies have shown promising results. Lower limb exoskeleton therapy, body weight-supported treadmill training (BWSTT), and game-based virtual reality (VR) training are innovative approaches that have improved muscle strength, balance, and walking capability in stroke patients. Integrating these therapies into a comprehensive rehabilitation program may enhance motor recovery and functional outcomes for stroke survivors. This study investigates the potential advantages of combining exoskeleton-assisted BWSTT with game-based VR in enhancing dual-task capability during stroke recovery. Berg Balance Scale (BBS) demonstrated significant improvement after training (p = 0.03), but no statistical differences were observed in the Timed Up-and-Go Test (TUG, p = 0.15) and Functional Independence Measure (FIM, p = 0.38). In summary, this treatment has led to improvements in patient balance. The use of advanced technological devices in this rehabilitation protocol during the acute phase following a stroke is promising and warrants further investigation through a randomized controlled trial.

The efficacy of combining exoskeleton-assisted, body weight-supported treadmill training with game-based virtual reality on dual-task capability in stroke survivors has yet to be studied. Therefore, this rehabilitation program aims to investigate the potential functions and advantages of this combination in enhancing walking capability during stroke recovery.

뇌졸중 환자를 위한 비몰입형 가상 현실을 사용한 외골격 보조 체중 지원 트레드밀 훈련의 재활 프로그램

Stroke is a cerebrovascular event that significantly affects patients' mobility and independence. Restoring gait patterns is a critical goal of stroke ...