+30 210 67 40083 (Αθήνα) | +30 2310 557530 (Θεσσαλονίκη) info@rehabline.gr

Απόδοση από το άρθρο Use of a Dynamic Balance System to Quantify Postural Steadiness and Stability of Individuals with Lower-Limb Amputation: A Pilot Study 

Αuthors: Silver-Thorn, M. Barbara PhD; Kempfer, Joel CP, FAAOP; Schnorenberg, Alyssa J. MS; Slavens, Brooke A. PhD. Journal of Prosthetics and Orthotics: January 2018 – Volume 30 – Issue 1 – p 31–38

Κάθε μήνα, η Rehabline – Angelos & Xenophon Chronopoulos παρουσιάζει ένα ενδιαφέρον επιστημονικό άρθρο σε ελληνική απόδοση, για την ενημέρωσή σας!

Υπάρχουν περίπου 2 εκατομμύρια άτομα με ακρωτηριασμό στις ΗΠΑ, ενώ ετησίως γίνονται περίπου 113.000 ακρωτηριασμοί κάτω άκρου [1].  Για τα άτομα με ακρωτηριασμό του κάτω άκρου, το τεχνητό μέλος είναι απαραίτητο για την κίνηση, τη μετακίνηση και τις καθημερινές δραστηριότητες.  Παρά την αποκατάσταση και την επανεκπαίδευση βάδισης, που δίνουν έμφαση στην κατανομή του βάρους, στην ισορροπία, στη διαδοχή των στάσεων και στο βάδισμα,  ο βηματισμός πολλών ατόμων παραμένει ασύμμετρος, καθώς τυπικά μετακινούν το φορτίο στο αρτιμελές άκρο [2].  Οι πτώσεις και ο φόβος των πτώσεων αποτελούν συνήθη φαινόμενα [3], εν μέρει εξαιτίας της ασύμμετρης κατανομής βάρους, της δυσκολίας μετακίνησης του βάρους, της απώλειας του ελέγχου στον αστράγαλο και της ιδιοδεκτικότητας του ακρωτηριασμένου άκρου, αλλά και των περιορισμών κίνησης που επιβάλλουν το προσθετικό πόδι και ο προσθετικός αστράγαλος [2,3].

Τα πιο συνήθη μοντέλα κλινικής εκτίμησης ισορροπίας και σταθερότητας είναι η Κλίμακα Ισορροπίας του Berg (BBS) 14 δοκιμασιών [4,5] και ο Δυναμικός Δείκτης Βάδισης (Dynamic Gait Index – DGI) 8 δοκιμασιών(6), που αναπτύχθηκαν για τον υπολογισμό της πιθανότητας πτώσης σε άτομα της τρίτης ηλικίας. Και οι δύο γίνονται από φυσιοθεραπευτές σε κλινικό περιβάλλον, με μικρές απαιτήσεις σε εξοπλισμό και υποκειμενική εκτίμηση των δυνατοτήτων του εξεταζόμενου. Το πρωτόκολλο ΒBS περιλαμβάνει τόσο στατικές όσο και δυναμικές δοκιμασίες που αφορούν σε τυπικές καθημερινές δραστηριότητες, όπως η μετάβαση από την καθιστή στην όρθια θέση, η παραμονή σε όρθια στάση με κλειστά μάτια, ή η στάση στο ένα πόδι [4]. Κάθε δοκιμασία βαθμολογείται σε μια κλίμακα 5 βαθμίδων που υποδηλώνουν το επίπεδο λειτουργικότητας, με το 0 να αντιπροσωπεύει το χαμηλότερο και το 4 το ανώτερο επίπεδο λειτουργικότητας.  Η συνολική βαθμολογία χρησιμοποιείται στη συνέχεια για να κατηγοριοποιηθεί η πιθανότητα πτώσης του ατόμου σε χαμηλή, μεσαία ή υψηλή.  Το πρωτόκολλο DGI χαρακτηρίζει την ικανότητα του ατόμου να ολοκληρώσει δυναμικές δραστηριότητες όπως το σταθερό βάδισμα, η αλλαγή ταχύτητα βάδισης, το βάδισμα με αποφυγή εμποδίων, η στροφή γύρω από άξονα στη διάρκεια του βαδίσματος, και το ανέβασμα σκάλας [6]. Κάθε δραστηριότητα βαθμολογείται σε μια κλίμακα 4 βαθμίδων που εκφράζει το βαθμό αναπηρίας, όπου το 0 αντιπροσωπεύει υψηλό βαθμό βλάβης και το 3 αντιπροσωπεύει το φυσιολογικό βαθμό λειτουργικότητας. Μια συνολική βαθμολογία ίση ή κάτω του 19 (μέγιστη βαθμολογία = 24) αποτελεί ένδειξη αυξημένης πιθανότητας πτώσης.

Σε αντίθεση με τα παραπάνω κλινικά μοντέλα εκτίμησης της ισορροπίας που απαιτούν απλά εργαλεία, παρέχουν υποκειμενικά ποιοτικά αποτελέσματα και έχουν επιβεβαιωθεί σε διάφορους πληθυσμούς ατόμων τρίτης ηλικίας, η εμβιομηχανική εκτίμηση της ισορροπίας και σταθερότητας απαιτεί μία ή δύο πιεζοηλεκτρικές πλάκες που ποσοτικοποιούν τις δυνάμεις αντίδρασης εδάφους και την τοποθεσία τους, το κέντρο πίεσης (COP).  Η ισορροπία μπορεί τότε να αξιολογηθεί με ανάλυση των χρονικών συντεταγμένων του COP ή με σταθερόγραμμα [7]. Οι αντικειμενικές, ποσοτικές μετρήσεις που προκύπτουν για την ορθοστατική σταθερότητα ή την απόδοση του συστήματος κινητικού ελέγχου υπό στατικές συνθήκες, περιλαμβάνει την ταλάντωση σε στάση σε μονοποδική ή διποδική στήριξη. Ειδικότερα μέτρα της κινητικής σταθερότητας αποτελούν [7]:

  • Τροχιά ταλάντωσης: συνολική έκταση, μέση απόσταση από τη γεωμετρική μέση τιμή COP, μέγιστη προσθοπίσθια και πλευρική μετατόπιση του COP πάνω στο επίπεδο στήριξης.
  • Περιοχή ταλάντωσης: σωρευτική περιοχή, κλειστή περιοχή, περιοχή με βάση τη μέση απόσταση, περιοχή έλλειψης εμπιστοσύνης, κλειστή περιοχή σε σχέση με τη βάση στήριξης.
  • Ταχύτητα COP: μέση ταχύτητα

Η σταθερότητα της ισορροπίας διερευνά τη δυναμική ορθοστατική αντίδραση σε διάφορα ερεθίσματα. Μελετά επομένως την κίνηση του COP του ανθρώπινου σώματος ως αντίδραση σε διάφορες ηθελημένες ή εξωτερικές αλλαγές (π.χ.  ξαφνική κίνηση προς τα πίσω και περιστροφή του αστραγάλου). Ένα δεύτερο είδος μετρήσεων που έχει χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της ορθοστατικής ισορροπίας είναι η φασματική ανάλυση [7]. Τέλος, καθώς ο ορθοστατικός έλεγχος εξαρτάται από την οπτική, αιθουσαία και ιδιοδεκτική ανατροφοδότηση, συχνά μελετάται η επίδραση της οπτικής ανατροφοδότησης στην σταθερότητα, μέσω δοκιμασιών με ανοιχτά και κλειστά μάτια [7].

Τα δυναμικά συστήματα ισορροπίας με πιεζοηλεκτρικές πλάκες έχουν αναπτυχθεί με στόχο να διευκολυνθεί η  εμβιομηχανική ποσοτικοποίηση της ισορροπίας και της ορθοστατικής σταθερότητας σε κλινικό περιβάλλον (π.χ. σύστημα NeuroCom Smart Balance Master [8], συστήματα Balance Advantage [9]). Αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν εξοπλισμό και λογισμικό που επιτρέπουν την εκτίμηση της ορθοστατικής σταθερότητας με χρήση διαφόρων πρωτοκόλλων, όπως πρωτόκολλα αισθητηριακής οργάνωσης, προσαρμογής του κινητικού ελέγχου, περιορισμού της σταθερότητας, καθίσματος με βάρη, ρυθμικής μετατόπισης φορτίου, και μονόπλευρης στάσης. Ένα πιθανό πλεονέκτημα του συστήματος Bertec είναι ότι περιλαμβάνει ένα πλήρες περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας για την υψηλής ανάλυσης ποσοτικοποίηση της ορθοστατικής σταθερότητας, κάτι που ως τώρα μπορούσε να γίνει μόνο σε ερευνητικό περιβάλλον. Έτσι η διαθεσιμότητα συστημάτων δυναμικής ισορροπίας στα κλινικά κέντρα αποκατάστασης προσφέρει πλέον τη δυνατότητα καλύτερης αξιολόγησης από αυτήν που παρέχουν οι δοκιμασίες υποκειμενικής βαθμολόγησης καθημερινών δραστηριοτήτων.

Στόχος της παρούσας έρευνας είναι η διερεύνηση των χρήσεων ενός νέου κλινικού εργαλείου για την αξιολόγηση της ισορροπίας σε άτομα με ακρωτηριασμό του κάτω άκρου. Ειδικότερα, χρησιμοποιείται το σύστημα Bertec Balance Advantage–Dynamic CDP και σχετικά κλινικά πρωτόκολλα για να διερευνηθεί αν τα αποτελέσματα των μετρήσεων μπορούν να αποτυπώσουν μεταβολές στην ισορροπία των ατόμων, οι οποίες οφείλονται σε αλλαγές του προσθετικού εξοπλισμού ή των παραμέτρων του.

1.   ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Δείγμα

Στην έρευνα συμμετείχαν 5 ενήλικες (μία γυναίκα και τέσσερις άνδρες, μέση ηλικία 51.6 ετών, Πίνακας 1) με διαφορετικά επίπεδα ακρωτηριασμού των κάτω άκρων, οι οποίοι επιλέχθηκαν από το πελατολόγιο ενός τοπικού προσθετικού. Τα κριτήρια επιλογής τους ήταν τα ακόλουθα: ακρωτηριασμός κάτω άκρου,  επίπεδο δραστηριότητας Κ2 ως Κ3 (Medicare Functional Classification Level, Centers for Medicare & Medicaid Services), και χρήση προσθετικού μέλους για τουλάχιστον 6 μήνες. Όσοι χρησιμοποιούσαν υποστηρικτικό εξοπλισμό δεν αποκλείστηκαν από την έρευνα. Η συμμετέχουσα υπ’αριθμόν 4 είχε χαρακτηριστεί ως επιπέδου δραστηριότητας Κ3 αρχικά και το προσθετικό της μέλος περιλάμβανε στοιχεία Κ3. Ωστόσο, στη συνέχεια εκδηλώθηκαν προβλήματα υγείας που την υποχρέωσαν να μετακινείται με υποστηρικτικό π, με αποτέλεσμα την επανακατηγοριοποίησή της σε Κ2. Όλοι οι συμμετέχοντες έδωσαν γραπτή συγκατάθεση συμμετοχής στην έρευνα.

Πίνακας 1 – Στοιχεία Συμμετεχόντων

Πρωτόκολλο Δοκιμασιών

Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια δοκιμασία δυναμικής ισορροπίας με το προσθετικό μέλος που χρησιμοποιούσαν οι συμμετέχοντες. Μετά τη διενέργεια της δοκιμασίας, κάθε συμμετέχων έλαβε νέα προσθετικά στοιχεία (για παράδειγμα, ένα Κ2 πόδι/γόνατο αντικαταστάθηκε από Κ3 πόδι/γόνατο ή αντίστροφα). Ακολούθησε μια εβδομάδα εγκλιματισμού στο νέο μέλος [10] και η δοκιμασία δυναμικής ισορροπίας επαναλήφθηκε. Στη διάρκεια των δοκιμασιών, οι συμμετέχοντες ήταν ασφαλισμένοι με ιμάντα πτώσης / διακοπής. Όλες οι δοκιμασίες είχαν λάβει έγκριση από το  University of Wisconsin-Milwaukee Institutional Review Board.

Η εκτίμηση της δυναμικής ισορροπίας έγινε με το σύστημα Balance Advantage–Dynamic CDP (Bertec, Columbus, OH). Οι δοκιμασίες περιελάμβαναν ένα υποσύνολο τυπικών κλινικών πρωτοκόλλων: όρια της σταθερότητας (ορθοστατική σταθερότητα ως αντίδραση  σε αυτόβουλες δυναμικές κινήσεις), βαθύ κάθισμα με φορτίο και μονοποδική στήριξη.

Για τις δοκιμασίες που εξέταζαν τα όρια της σταθερότητας, οι συμμετέχοντες έπρεπε να μετακινήσουν το κέντρο μάζας τους (COM) προς τα εμπρός, πλαγίως, όπισθεν και  προς τη μέση, βασιζόμενοι σε μια οπτική προβολή του COM στην τρέχουσα και στην στοχευμένη θέση του.   Το κλινικό πρωτόκολλο περιλάμβανε οκτώ μετατοπίσεις του βάρους σε 45° (π.χ. 0°, προς τα εμπρός [F]; 45°, δεξιά και πρόσθια [RF]; 90°, δεξιά [R]; 135°, δεξιά και όπισθεν [RB]; 180°, όπισθεν [B]; 225°, αριστερά και όπισθεν [LB]; 270°, αριστερά [L]; 315°, αριστερά και πρόσθια [LF]), βλέπε Σχήμα 1. Η διάρκεια κάθε μετακίνησης βάρους ήταν 10’’. Η προβολή του COM κάθε συμμετέχοντα ήταν προσαρμοσμένη στο ύψος του ώστε να επιτυγχάνονται ομαλές γωνίες περίπου 8° εμπρός και στα πλάγια, και 4.5° πίσω [13]. Οι συμμετέχοντες έλαβαν την οδηγία να μετακινήσουν το βάρος τους κινώντας τη λεκάνη και τον κορμό χωρίς να λυγίζουν στους γοφούς και στα γόνατα, κρατώντας τα πέλματα σε επαφή με τις πιεζοηλεκτρικές πλάκες και τα μπράτσα-χέρια τους στο πλάι του κορμού τους.  Για τα καθίσματα με φορτίο, οι συμμετέχοντες στάθηκαν με τα δύο άκρα, με τα χέρια στους γοφούς.  Αρχικά έγιναν δοκιμές με τα γόνατα σε έκταση, και στη συνέχεια με τα γόνατα σε γωνία 30°, 60°, και 90°. Κάθε δοκιμασία (σε κάθε στάση) έγινε τρεις φορές με διάρκεια 5’’. Η δοκιμασία της μονοποδικής στήριξης έγινε με στάση στο προσθετικό άκρο μόνο, με τα μάτια ανοικτά και με τα μάτια κλειστά. Κάθε στάση είχε διάρκεια 10’’ και έγιναν τρεις επαναλήψεις της.

Σχήμα 1

A, Στοχευμένες κατευθύνσεις στη δοκιμασία Ορίων σταθερότητας. B, Δείγμα σταθερογραμμάτων της δοκιμασίας (Συμμετέχων υπ.αρ.2) Οι δοκιμασίες με πόδι K3 εμφανίζονται με γκρίζο χρώμα, και αυτές με Κ2 πόδι με μαύρο χρώμα. +x = δεξιά, +y = πίσω; το βέλος υποδεικνύει την στοχευμένη κατεύθυνση. F = εμπρός; RF = εμπρός και δεξιά; R = δεξιά; RB= δεξιά και πίσω; B=πίσω; LB= αριστερά και πίσω; L=αριστερά; LF= αριστερά και εμπρός.

Ανάλυση Δεδομένων

Δημιουργήθηκαν σταθερογράμματα για τις δοκιμασίες ορίων της σταθερότητας (Σχήμα 1Α), με σύγκριση των δύο προσθετικών στοιχείων.  Αυτά τα σταθερογράμματα χαρακτηρίζονται από τη μέγιστη έκταση (% της κίνησης στην στοχευμένη κατεύθυνση, προς το στοχευμένο COM) και τον έλεγχο της κατεύθυνσης (ποσοστό της κίνησης στην στοχευμένη κατεύθυνση σε σχέση με επιπλέον κινήσεις) [9]. Τα καθίσματα με βάρος αξιολογήθηκαν σε σχέση με το σχετικό βάρος που έφερε το προσθετικό άκρο (π.χ. ποσοστό 50% αντανακλά ισορροπημένο καταμερισμό του φορτίου, ενώ αξίες άνω του 50% δείχνουν μεγαλύτερο φορτίο στο προσθετικό άκρο). Οι δοκιμές μονοποδικής στήριξης αξιολογήθηκαν ως προς το % της δοκιμασίας κατά το οποίο ο συμμετέχων κατάφερε να ισορροπήσει στο προσθετικό πόδι, ενώ συνεκτιμήθηκε η συχνότητα με την οποία το αρτιμελές πόδι άγγιζε το έδαφος στη διάρκεια της δοκιμασίας. Με εξαίρεση τη δοκιμασία των ορίων σταθερότητας που εκτελέστηκαν μόνο μια φορά, ο μέσος όρος και η τυπική απόκλιση των επαναλήψεων υπολογίστηκαν για κάθε δοκιμασία και κάθε συμμετέχοντα.

2.   ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Οι παράμετροι που συνδέονται με όλες τις δοκιμασίες του συστήματος δυναμικής ισορροπίας αντικατοπτρίζουν διαφορές που οφείλονται στα χαρακτηριστικά του προσθετικού ποδιού.

Δημιουργήθηκαν σταθερογράμματα για καθεμία από τις οκτώ κατευθύνσεις – στόχους που επιλέχτηκαν για τη δοκιμασία ορίων της σταθερότητας (Σχήμα 1Β, αντιπροσωπευτικό δείγμα).  Αυτά τα διαγράμματα χαρακτηρίζονται από τη μέγιστη έκταση και τον έλεγχο κατεύθυνσης (Σχήμα 2).  Και οι δύο παράμετροι διαφοροποιούνταν ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των προσθετικών στοιχείων.  Για παράδειγμα, ο συμμετέχων υπ’αρ. 2 με δεξί διαμηριαίο ακρωτηριασμό (Σχήματα 1Β και 2)  είχε βελτιωμένη μέγιστη έκταση σε πέντε από τις οκτώ κατευθύνσεις (F, RB, B, LB, L) με το τεχνητό μέλος τύπου Κ3. Επίσης βελτιωμένος με το μέλος τύπου Κ3 ήταν και ο έλεγχος κατεύθυνσης για όλες τις μετακινήσεις φορτίου εκτός από τις πρόσθιες και οπίσθιες κατευθύνσεις. Τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν για όλους τους συμμετέχοντες σε σχέση με τα όρια σταθερότητας παρουσιάζονται στο Σχήμα 2. Γενικά, οι συμμετέχοντες αντιμετώπισαν συχνές δυσκολίες στη μετακίνηση φορτίου προς την προσθετική πλευρά και οπισθίως.

Σχήμα 2

Περιληπτική απεικόνιση Ορίων σταθερότητας για όλους τους συμμετέχοντες. Ο συμμετέχων υπ.αρ.5 εκτέλεσε τη δοκιμασία μόνο με το πόδι τύπου Κ2. Μέγιστη έκταση στην στοχευμένη κατεύθυνση (αριστερά) και έλεγχος κατεύθυνσης (δεξιά) F=εμπρός, RF= δεξιά και εμπρός, R=δεξιά, RB= δεξιά και πίσω, B=πίσω, LB= αριστερά και πίσω, L=αριστερά, LF=αριστερά και εμπρός.

Η φόρτιση του προσθετικού άκρου στη διάρκεια της δοκιμασίας καθίσματος απεικονίζεται στο Σχήμα 3 για όλους τους συμμετέχοντες. Η συμμετρία φόρτισης επηρεάζεται και αυτή από το είδος των προσθετικών στοιχείων. Καθώς η κάμψη γονάτου αυξανόταν, για παράδειγμα, και το βαθύ κάθισμα πλησίαζε την καθιστή θέση, όλο και λιγότερο βάρος υποστηριζόταν από το προσθετικό άκρο (δηλαδή φόρτιση προσθετικού άκρου <50%). Σημειώνεται ότι ο συμμετέχων υπ’αρ.3 άτομο με διαμηριαίο ακρωτηριασμό, είχε μεγάλη δυσκολία να υποστηρίξει βάρος στο προσθετικό πόδι του με το γόνατο σε κάμψη, παρά τον μηχανισμό stance flexion του προσθετικού του μέλους.

Σχήμα 3

Περιληπτική απεικόνιση της φόρτισης στη δοκιμασία καθίσματος με διαφορετικά σημεία κάμψης του γονάτου για κάθε συμμετέχοντα. K3 με μαύρο, K2 με γκρι. Ο συμμετέχων υπ.αρ. 5 δεν εκτέλεσε τη δοκιμασία με πόδι Κ3.

Στο Σχήμα 4 παρουσιάζονται οι μέσοι όροι των τριών επαναλήψεων της μονοποδικής στήριξης στο προσθετικό άκρο, για τους συμμετέχοντες 1, 2 και 3. Η δοκιμασία δεν εκτελέστηκε από τους συμμετέχοντες 4 και 5.  Η απόδοση στη μονοποδική στήριξη παρουσίαζε διακυμάνσεις ανάλογα με τα προσθετικά στοιχεία, αν και δεν καταγράφησαν ιδιαίτερες τάσεις λόγω της μεγάλης τυπικής απόκλισης μεταξύ των δοκιμών.  Γενικά, οι συμμετέχοντες ήταν πιο σταθεροί με τα μάτια ανοικτά, όπως υποδεικνύει το υψηλότερο ποσοστό διάρκειας της δοκιμασίας στο προσθετικό άκρο και οι λιγότερο συχνές επαφές του αρτιμελούς ποδιού με το δάπεδο.

Σχήμα 4

Περιληπτική απεικόνιση των δοκιμών μονοποδικής στάσης στο προσθετικό άκρο. Μετρήθηκε το % χρόνου κατά το οποίο το αρτιμελές άκρο δεν ακούμπησε το δάπεδο ή τις πιεζοηλεκτρικές πλάκες (%time of prosthetic limb) και η συχνότητα σε φορές που το αρτιμελές άκρο ακούμπησε το έδαφος / πλάκες στη διάρκεια της δοκιμασίας. Παρέχονται μέσοι όροι και τυπική απόκλιση για 3 επαναλήψεις της δοκιμασίας με ανοιχτά μάτια (αριστερά) και τρεις με κλειστά μάτια (δεξιά) για κάθε συμμετέχοντα, με πόδι Κ2 και Κ3. Η δοκιμασία εκτελέστηκε μόνο από τους συμμετέχοντες υπ.αρ. 1, 2 και 3.

3.   ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Η παρούσα πιλοτική μελέτη αφορούσε στην εφαρμογή διαφόρων κλινικών πρωτοκόλλων ισορροπίας και σταθερότητας, με τη χρήση του συστήματος δυναμικής ισορροπίας Bertec  σε έναν διαφοροποιημένο πληθυσμό ατόμων με ακρωτηριασμό του κάτω άκρου. Γενικά, το δυναμικό σύστημα ισορροπίας χρησιμοποιήθηκε επιτυχώς για την ποσοτικοποίηση της ισορροπίας και της σταθερότητας των συμμετεχόντων. Πιο σημαντικό είναι ότι το σύστημα και τα σχετικά πρωτόκολλα δοκιμασιών κατάφεραν να διακρίνουν διαφοροποιήσεις στους μετρητές ισορροπίας κατά τη διαφοροποίηση των προσθετικών στοιχείων. Τα πρωτόκολλα ήταν επίσης εύχρηστα, καθώς απαιτήθηκε η ελάχιστη καθοδήγηση κι εκπαίδευση των συμμετεχόντων ώστε να τα εφαρμόσουν. Η διάρκεια των δοκιμασιών ήταν συγκρίσιμη με τη διάρκεια των δοκιμασιών BBS και DGI.

Το πρωτόκολλο ορίων της σταθερότητας έχει άμεση σχέση με την παραδοσιακή εκπαίδευση αποκατάστασης, κατά την οποία οι φυσιοθεραπευτές δίνουν έμφαση στη μετατόπιση φορτίου τόσο πλευρικά όσο και προσθοπίσθια ως προετοιμασία για το περπάτημα, την έκταση, το ντύσιμο και δραστηριότητες που απαιτούν αλλαγή θέσης από την καθιστή στην όρθια και αντίστροφα. Η μετατόπιση του βάρους είναι επίσης σημαντική για να επανακάμψει κανείς από παραπάτημα και για την αποφυγή πτώσεων. Η εκτίμηση των ορίων σταθερότητας επίσης μπορεί να βοηθήσει τον προσθετικό όσον αφορά στην προσθετική ευθυγράμμιση και/ή τις απαραίτητες οδηγίες αν η μέγιστη έκταση προς μια συγκεκριμένη στοχευμένη κατεύθυνση υποδεικνύει πως τα τρέχοντα προσθετικά στοιχεία απαγορεύουν ή εμποδίζουν τη μετακίνηση φορτίου προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.

Όπως φαίνεται από τα σταθερογράμματα (Σχήμα 1Β), οι συμμετέχοντες με ακρωτηριασμό κάτω άκρου είχαν δυσκολία μετακίνησης φορτίου στις διάφορες στοχευμένες κατευθύνσεις, και παρουσίαζαν συχνά κίνηση του COM προς μη στοχευμένες κατευθύνσεις (π.χ., προσθίως ή αριστερά αντί για οπισθίως, προσθίως αντί για οπισθίως δεξιά). Αυτές οι περιττές κινήσεις προς μη στοχευμένες κατευθύνσεις αντικατοπτρίζονται στις σχετικά χαμηλές τιμές του ελέγχου κατεύθυνσης (Σχήμα 2). Όλοι οι συμμετέχοντες εμφάνισαν ελλειπή προσθοπίσθιο έλεγχο κατεύθυνσης (δηλαδή ελλειπή έλεγχο προς τα πίσω για τους συμμετέχοντες 1, 2 και 4 και ελλειπή έλεγχο προς τα εμπρός για τους συμμετέχοντες 1, 3 και 5).   Αυτές οι δυσκολίες είναι συμβατές με την απώλεια του κινητικού ελέγχου στον αστράγαλο και της ιδιοδεκτικότητας του ακρωτηριασμένου άκρου, καθώς και με τους περιορισμούς του τεχνητού μέλους [14, 15]. Οι απώλειες ισορροπίας μπορούν να αντιμετωπιστούν, τουλάχιστον μερικώς, με ένα εναλλακτικό προσθετικό μέλος με αυξημένη/μειωμένη σκληρότητα περιστροφής αστραγάλου και/ή με μεταβολές στην προσθετική ευθυγράμμιση (π.χ. πόδι μπρος / πίσω, πόδι με πελματιαία κάμψη ή με ραχιαία κάμψη).

Το πρωτόκολλο δοκιμασίας καθίσματος με φόρτιση επίσης αξιολογεί την προσθοπίσθια ισορροπία και σχετίζεται άμεσα με τις δραστηριότητες μετάβασης από την καθιστή στην όρθια κι από την όρθια στην καθιστή θέση. Το πρωτόκολλο αυτό δημιουργήθηκε επειδή η αυξημένη κάμψη των γονάτων αυξάνει την πίεση στις αρθρώσεις των κάτω άκρων. Η αυξημένη κάμψη του γονάτου συχνά συνεπάγεται ασύμμετρη φόρτιση εξαιτίας της αισθητηριακής και ιδιοδεκτικής απώλειας καθώς και ενδεχόμενης απώλειας μυικής δύναμης, ενώ επίσης επηρεάζεται από τον πόνο [13].  Με εξαίρεση τον συμμετέχοντα υπ’αριθμόν 5, που έχει διπλό ακρωτηριασμό και ο οποίος έδειξε συμμετρική φόρτιση σε όλες τις δοκιμασίες, στους υπόλοιπους συμμετέχοντες ο καταμερισμός του βάρους ήταν περισσότερο συμμετρικός σε διποδική στάση με το γόνατο εκτεταμένο. Όσο αυξανόταν η έκταση του γονάτου, για παράδειγμα, καθώς το βαθύ κάθισμα πλησίαζε την καθιστή θέση, όλο και λιγότερο ήταν το φορτίο στο προσθετικό πόδι. Παρόλο που τα τεχνητά μέλη Κ3 (συμμετέχων 1) και Κ2 (συμμετέχων 4) ήταν Catalyst και Seattle LightFoot αντίστοιχα, μόνο ο συμμετέχων 1 έδειξε μεγαλύτερο φορτίο στο προσθετικό πόδι με τον εξοπλισμό Κ3 σε σχέση με τον εξοπλισμό Κ2.  Οι συμμετέχοντες 2, 3 και 4 συστηματικά μετέφεραν αυξημένο φορτίο στο προσθετικό άκρο με το τεχνητό μέλος Κ2 όταν το γόνατο ήταν σε κάμψη.

Πολλοί συμμετέχοντες, παρόλο που η οδηγία ήταν να κάνουν κάθισμα σε 30°, 60°, και 90°, δεν κατάφεραν να λάβουν τις θέσεις αυτές. Ίσως η αποτυχία αυτή οφείλεται στις προβαλλόμενες από το σύστημα Bertec οδηγίες για κάμψη στις 10°, 20°, και 30°, αντίθετα με τις προφορικές οδηγίες και την επίδειξη που έγινε. Σε κάθε περίπτωση, καθώς η δοκιμή προχωρούσε επιτεύχθηκε αυξημένη κάμψη του γονάτου. Καθώς τα προσθετικά στοιχεία δοκιμάστηκαν σε διαφορετικές ημέρες, είναι πιθανό οι στάσεις με κάμψη γονάτου να διέφεραν μεταξύ των δύο διαδικασιών, άρα η σύγκριση φόρτισης μεταξύ προσθετικών στοιχείων ίσως είναι ύποπτη.  Μια επόμενη έρευνα θα πρέπει να περιλαμβάνει τροποποίηση του συστήματος Bertec ώστε οι οδηγίες που προβάλει να είναι συμβατές με τις προφορικές οδηγίες. Η χρήση αισθητήρων επίσης θα συνέβαλε στην τεκμηρίωση της πραγματικής γωνίας κάμψης του γονάτου.

Τα στοιχεία του προσθετικού ποδιού επηρεάζουν τη συμμετρία φόρτισης και τη φόρτιση του τεχνητού μέλους. Παρόλο που ένα βαθύ κάθισμα μπορεί να γίνει αποκλειστικά και μόνο με την κάμψη του γοφού και του γονάτου, συνήθως παρατηρείται και κάποια ραχιαία κάμψη του αστραγάλου. Η ραχιαία κάμψη του αστραγάλου επηρεάζεται από τον τύπο προσθετικού ποδιού και από την σκληρότητα περιστροφής του τεχνητού ποδιού. Στα άτομα με διαμηριαίο ακρωτηριασμό, η σταθερότητα στη διάρκεια της κάμψης του προσθετικού γονάτου εξαρτάται από το σχεδιασμό του γονάτου (π.χ. κάμψη στάσης) και την ευθυγράμμιση του γονάτου. Τα προσθετικά στοιχεία και η προσθετική ευθυγράμμιση επομένως αναμένεται να επηρεάσουν την φόρτιση του προσθετικού ποδιού στη διάρκεια της δοκιμασίας καθίσματος.

Οι μονοποδικές δραστηριότητες είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες αλλά όχι εξειδικευμένες [13]. Αυτή η έλλειψη εξειδίκευσης αποδείχτηκε στην παρούσα πιλοτική μελέτη για την οποία το ποσοστό διάρκειας δοκιμασίας με το προσθετικό άκρο και η συχνότητα με την οποία το αρτιμελές άκρο άγγιζε το δάπεδο διέφερε χωρίς εξειδίκευση σχετική με τα προσθετικά στοιχεία. Γενικά, η μονοποδική στήριξη ήταν η πλέον δύσκολη δοκιμασία στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης.  Λόγω της χρήσης υποστηρικτικού π και διπλού ακρωτηριασμού, οι συμμετέχοντες 4 και 5 δεν εκτέλεσαν τη δοκιμασία αυτή καθόλου. Η απόδοση κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας μονοποδικής στήριξης εξαρτάται από τη δύναμη του κάτω άκρου, τον έλεγχο φόρτισης και αισθητηριακής ισορροπίας, τις στρατηγικές κίνησης κάθε συμμετέχοντος καθώς και την προηγούμενη εξάσκηση [16-18]. Στην πραγματικότητα, οι νεότεροι συμμετέχοντες επέδειξαν ενδιαφέρον να εξασκήσουν τη δραστηριότητα αυτή προκειμένου να βελτιώσουν την απόδοσή τους. Επόμενες έρευνες θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν δοκιμασίες μονοποδικής στήριξης στο αρτιμελές άκρο πριν η δοκιμασία επαναληφθεί στο προσθετικό άκρο ώστε να υπάρξει κάποια αρχική εκπαίδευση, να διαπιστωθούν τυχόν προβλήματα ισορροπίας, να δημιουργηθεί ένα ατομικό μέτρο σύγκρισης και να αποκτήσει ο συμμετέχων μια σχετική αυτοπεποίθηση. Τα πρωτόκολλα αυτά θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της επίδρασης των επαναλήψεων, της εξάσκησης και της θεραπείας αποκατάστασης σε κάθε παράμετρο.

4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η παρούσα πιλοτική μελέτη χρησιμοποίησε ένα σύστημα δυναμικής ισορροπίας για να ποσοτικοποιήσει την ισορροπία και σταθερότητα ενός μικρού αλλά διαφοροποιημένου δείγματος πέντε ατόμων με ακρωτηριασμό κάτω άκρου που μετακινούνται ελεύθερα με κυμαινόμενη ταχύτητα. Οι συμμετέχοντες έλαβαν μέρος σε δοκιμασίες για τα όρια της σταθερότητας, βαθιά καθίσματα με φορτίο και μονοποδική στήριξη, με χρήση ιμάντα ασφαλείας. Τόσο η μέγιστη έκταση προς την στοχευμένη κατεύθυνση όσο και οι παράμετροι ελέγχου της κατεύθυνσης υποδεικνύουν δυσκολία για τα άτομα αυτά, ειδικά στην προσθοπίσθια κατεύθυνση και φαίνεται πως διαφέρουν ανάλογα με τα χρησιμοποιούμενα προσθετικά στοιχεία. Η φόρτιση του προσθετικού άκρου μειωνόταν όσο αυξανόταν η κάμψη του γονάτου στο κάθισμα. Αυτή η μέτρηση επίσης είχε διακυμάνσεις ανάλογα με το χρησιμοποιούμενα προσθετικά στοιχεία, παρόλο που το εύρος της κάμψης του γονάτου δεν ελέγχθηκε επαρκώς μεταξύ των δύο σειρών δοκιμασιών. Το ποσοστό διάρκειας της δοκιμασίας μονοποδικής στήριξης στο προσθετικό πόδι, καθώς και η συχνότητα των επαφών του αρτιμελούς ποδιού με το έδαφος στη διάρκεια της δοκιμασίας, επίσης μετρήθηκαν για ένα υποσύνολο του πληθυσμού με ακρωτηριασμό κάτω άκρου και υποδεικνύουν πιθανή συσχέτιση με τα προσθετικά στοιχεία. Συμπερασματικά, το σύστημα δυναμικής ισορροπίας και οι δοκιμασίες που εφαρμόστηκαν με τη χρήση του έδειξαν τις δυνατότητες του συστήματος να διακρίνει διαφορές στην ισορροπία σε άτομα με ακρωτηριασμό, οι οποίες οφείλονται σε αλλαγές του προσθετικού εξοπλισμού. Μια μεγαλύτερη μελέτη σε μεγαλύτερο, πιο ομογενοποιημένο πληθυσμό ατόμων με ακρωτηριασμό κάτω άκρου είναι απαραίτητη, ώστε να διερευνηθούν οι παράμετροι αυτές περαιτέρω, η συσχέτισή τους με κλινικές  μετρήσεις όπως το BBS και DGI, καθώς και η επίδραση των προσθετικών στοιχείων και της προσθετικής ευθυγράμμισης.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1. Ziegler-Graham K, MacKenzie EJ, Ephraim PL, et al. Estimating the prevalence of limb loss in the United States: 2005 to 2050. Arch Phys Med Rehabil 2008;89(3):422–429.
  2. Isakov E, Mizrahi J, Ring H, et al. Standing sway and weight-bearing distribution in people with below-knee amputations. Arch Phys Med Rehabil 1992;73(2):174–178.
  3. Miller WC, Speechley M, Deathe B. The prevalence and risk factors of falling and fear of falling among lower extremity amputees. Arch Phys Med Rehabil 2001;82(8):1031–1037.
  4. Berg KO, Wood-Dauphinee SL, Williams JI, Maki B. Measuring balance in the elderly: validation of an instrument. Can J Public Health 1991;83:S7–S11.
  5. Donoghue D, Stokes EK. How much change is true change? The minimum detectable change of the Berg Balance Scale in elderly people. J Rehabil Med 2009;41(5):343–346.
  6. Herman T, Inbar-Borovsky N, Brozgol M, et al. The Dynamic Gait Index in healthy older adults: the role of stair climbing, fear of falling and gender. Gait Posture 2009;29(2):237–241.
  7. Prieto TE, Myklebust JB, Myklebust BM. Characterization and modeling of postural steadiness in the elderly: a review. IEEE Trans Rehabil Eng 1993;1(1):26–34.
  8. Natus Medical Incorporated, Pleasanton, CA. Available at: http://www.natus.com.
  9. Bertec, Columbus, OK. Available at: http://www.bertec.com\bertecbalance.
  10. Schmalz T, Bellmann M, Proebsting E, Blumentritt S. Effects of adaptation to a functionally new prosthetic lower-limb component: results of biomechanical tests immediately after fitting and after 3 months of use. J Prosthet Orthot 2014;26(3):134–143.
  11. Engels E, Silver-Thorn B, Kempfer J, et al. Kinetic visualization of the iPecs Lab Sensor System to assess prosthetic componentry for lower-limb amputees. Paper presented at: National Assembly of American Orthotic Prosthetic Association; September 8–11, 2016; Boston, MA.
  12. Kopf M, Jahanian O, Schnorenberg A, et al. Quantitative assessment of walker-assisted gait in transtibial amputees. Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of North America; July 10–14, 2016; Arlington, VA.
  13. Bertec Balance Advantage TM User Manual. Bertec Corporation; 2014.
  14. Buckley JG, O’Driscoll D, Bennett SJ. Postural sway and active balance performance in highly active lower-limb amputees. Am J Phys Med Rehabil 2002;81(1):13–20.
  15. Barnett CT, Vanicek N, Polman RCJ. Postural responses during volitional and perturbed dynamic balance tasks in new lower limb amputees: a longitudinal study. Gait Posture 2013;37(3):319–325.
  16. Matjacić Z, Burger H. Dynamic balance training during standing in people with trans‐tibial amputation: a pilot study. Prosthet Orthot Int 2003;27(3):214–220.
  17. Curtze C, Hof AL, Postema K, Otten B. The relative contributions of the prosthetic and sound limb to balance control in unilateral transtibial amputees. Gait Posture 2012;36(2):276–281.
  18. Kaufman KR, Levine JA, Brey RH, et al. Gait and balance of transfemoral amputees using passive mechanical and microprocessor-controlled prosthetic knees. Gait Posture 2007;26(4):489–493.

 

Rehabline — Άγγελος και Ξενοφών Χρονόπουλος, Μιχάλης Γουγής — Τεχνητά Μέλη

Αξιόπιστη, επιστημονική προσέγγιση στα τεχνητά μέλη