[例会报告]Training to walk amid uncertainty with Re-Step学习报告

报告人:唐晨    时间:2017.4.12

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与会人员:

教师:安宁、杨矫云

学生:程光洋、段优、江思源、刘杰、刘硕、唐晨、腾越、王雨婷、严金戈、姚小慧、殷越

请假人员:丁会通、景波、陶勇森

本次例会的论文题目为Training to walk amid uncertainty with Re-Step: measurements and changes with perturbation training for hemiparesis and cerebral palsy,论文发于Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, 作者是Simona Bar-Haim等人。

文章背景:随着衰老和中枢神经系统疾病,人的行走复杂性明显降低,具体来说,与偏瘫后相关的肌肉协调障碍导致走路的不对称性,通常称为“偏瘫步态”。偏瘫后人体的运动控制能力,即根据变化需求调整运动模式的能力下降。脑瘫(CP)是由控制运动和姿势的脑区不适当的发育或损伤造成的。CP是影响移动和维持平衡能力的一组障碍,它可以被认为是由选择性运动控制不良所主导的运动障碍。

本文作者采用一个混沌模型表征健康人的步态,当环境条件保持相对恒定时,它必须加以不规则的小扰动。在条件非常均匀的环境中(例如以恒定速度在跑步机上行走),适应性要求很低,而且步行的运动控制是相对多余的。而另一个情况是在包含频繁和大量的随机意外变化的环境,也不会加强适应能力。因此,扰动必须是最佳的幅度,以使CNS参与学习以进行适当的调整。

Re-Step是一种专门的治疗系统,可改善行走障碍患者的日常步态稳定性。 Re-Step系统由一双鞋和计算机软件组成,计算机程序和难度等级可根据患者的进展和能力进行调整。位于Re-Step鞋底的四个活塞,以随机的和不可预测的方式改变了步行练习中的角度。

实验对象和方法:实验对象包括两名女性偏瘫患者,一男一女的CP患者,以及四名健康对照。实验对象被要求穿着Re-Step在平坦的地面上行走5分钟,转动时Re-Step不引起扰动。其他测试:6分钟步行测试(6minWT)即实验对象在平坦的地面上6分钟行走的最大距离;10米步行测试(10mWT)即实验对象行走10米的最快时间。

实验结果:

  1. 健康组相对于患病组双支撑的百分比减少,步进时间减少,COP分散度也较低。
  2. 偏瘫:用Re-Step治疗12周以上,两组受试者10mWT下降,6minWT均无变化,双支撑的百分比下降了11%,两个受试者的左腿和右腿的平均步进时间减少了15%。
  3. 脑瘫:用Re-Step训练后,6minWT和10mWT变化最小,双支撑时间下降。平均步进时间下降,COP分散度高。

讨论:机电系统提供来自左右下肢的数据,表明腿部不对称变化与偏瘫和CP中的不对称残疾有关,表明功能性步行能力的补偿性。在本文的研究中,经过训练,两名偏瘫患者的复合指数在健康的腿部增加,在偏瘫的腿部发生变化。对于两个受试者,步进时间和双支撑时间减少,步行速度提高,后者表明患者能力的提高。

老年人最常见的行走变化是双支持时间增加,速度下降。慢行走提供了更多的时间来避免可能造成的摔倒。在扰动训练之后,四名参与者中有三人增加了步行速度,并减少了步进时间和双支撑时间,表明步行稳定性提高。CP患者相对于偏瘫患者情况更严重,在治疗后,CP患者的变化也没有偏瘫患者的明显,但这可以认为是运动高度变化阶段的一个短暂过程。

缺陷:本文旨在介绍Re-Step系统和显示扰动训练的结果。但是没有一个相同数量的不使用Re-Step系统或者其他扰动算法的步行训练的对照组,作者不能确定这四个偏瘫患者和CP患者的有益变化是由Re-Step系统和扰动训练造成的。

在报告过程中,老师们对文章中的一些没有介绍清楚的地方提出了自己问题。问题如下:

  1. Re-Step系统的鞋子底部的四个活塞是否由电机来进行控制;
  2. Re-Step系统的鞋子和底部的活塞板是否是一体化的,能否将两者分离,只做活塞板部分,可以跟不同的鞋子有更好的兼容性;
  3. Re-Step系统的鞋子底部的活塞运动方向是否是固定的;
  4. 论文中提到的没有对照组的缺陷,是否可以通过作一组穿Re-Step鞋子但不加扰动来形成对照。
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