Rys 2. Zmiany czasu marszu (A) i liczby kroków (B) monitorowanych za pomocą Ekso GT podczas terapii w grupie eksperymentalnej. p — wartość p pomiędzy wartością początkową a 2, 3 i 4 tygodniem terapii.

Dyskusja

Najważniejsze obserwacje z tego badania były takie, że zarówno trening egzoszkieletu Ekso GT, jak i zastosowanie klasycznej fizjoterapii doprowadziły do poprawy funkcjonalnej pacjentów po udarze niedokrwiennym. Obie formy rehabilitacji spowodowały istotne zmiany w równowadze i stanie funkcjonalnym. Żadna z zastosowanych metod nie była jednak wyraźnie lepsza od drugiej. Zauważyliśmy pewne trendy pokazujące, że leczenie egzoszkieletem może być bardziej korzystne u niektórych pacjentów.W grupie eksperymentalnej poprawiła się równowaga mierzona przy otwartych oczach, szczególnie w odniesieniu do zmiennych opisujących obszar wychylenia jako główne i mniejsze osie elipsy. Ale u tych pacjentów po 4 tygodniach leczenia egzoszkieletem nie zaobserwowaliśmy wzrostu prędkości wychylenia, co może wskazywać na łagodną stymulację reakcji naprawczych układu
nerwowego. Zmiany parametrów równowagi były bardziej wyraźne w przypadku oczu otwartych niż oczu zamkniętych. Z drugiej strony w grupie kontrolnej odnotowano przeciwne zmiany. Po 4 tygodniach terapii zaobserwowano wzrost głównych i mniejszych osi elipsy, co wskazuje na pogorszenie równowagi statycznej, ale ze znacznym wzrostem prędkości wychylenia.  Analiza rozkładu obciążenia na stopach z otwartymi i zamkniętymi oczami w obu grupach wykazała niewielką i nieistotną tendencję do zmniejszania ilości niezaangażowanego obciążenia kończyny po terapii, co może wskazywać na stopniową poprawę symetrii obciążenia kończyny. Jednak w grupie kontrolnej zauważyliśmy przeniesienie obciążenia z tylnej części stopy do przedniej części stopy, co nie jest korzystne i wskazuje na patologiczne wzorce obciążenia kończyn dolnych. Nie zaobserwowano tego w grupie eksperymentalnej, co może wskazywać, że po treningu z egzoszkieletem rozkład obciążenia w kończynach był lepszy niż po klasycznej rehabilitacji. Jak podano, odpowiedni rozkład obciążenia powinien wynosić 33% obciążenia stopy w tył i 66% obciążenia stopy w przód (27). Ponadto w wyniku treningu z egzoszkieletem pacjenci znacznie zwiększyli odległość marszu i liczbę kroków wykonanych podczas jednostki treningowej. Wzrost obciążenia przedniej części stopy po 4 tygodniach terapii obserwowany w grupie kontrolnej
może wskazywać na wzrost napięcia mięśnia trójgłowego łydki i występowanie spastycznego wyprostu kończyny dolnej. Nie zaobserwowano tego w grupie eksperymentalnej; dlatego postawiliśmy hipotezę, że może to wiązać się z prawidłową aktywacją mięśni podczas treningu z egzoszkieletem Ekso GT, w którym zachowana jest większa symetria wzoru chodu niż bez wsparcia robota. Dowiedziono, że chód z egzoszkieletem indukuje bardziej symetryczną aktywność mięśni kończyn dolnych, co jest porównywalne z chodzeniem fizjologicznym i może stymulować powrót do prawidłowego obciążenia kończyny (28, 29). Dlatego powyższe obserwacje mogą sugerować, że wzór obciążenia kończyny dolnej po rehabilitacji egzoszkieletem jest bardziej fizjologiczny.

W dostępnej literaturze nie ma badań, które oceniałyby zmiany równowagi między pacjentami rehabilitowanymi za pomocą egzoszkieletu. Większość autorów zgłosiła różne aspekty chodu (11, 13, 28, 30), a tylko kilka prac przedstawia pewne dane dotyczące zmian w równowadze, ale oparte wyłącznie na skalach subiektywnych, takich jak Skala Równowagi Berga (13, 14). Nie ma badań, w których zmiany równowagi wynikające z rehabilitacji egzoszkieletem byłyby badane przy użyciu obiektywnego narzędzia, takiego jak platforma stabilometryczna. Kubot i in. (14) u 38 pacjentów z zaburzeniami ruchowymi (w tym 12 pacjentów po udarze) ocenił równowagę za pomocą Skali równowagi Berga. Pacjentów rehabilitowano przy użyciu egzoszkieletu Hybrid Assistive Limb (HAL) przez 8 tygodni, dwa razy w tygodniu przez 90 minut. Po terapii zauważono poprawę równowagi, ale zmiana nie była znacząca. Ponadto w tym badaniu nie było grupy kontrolnej; w związku z tym nie można było porównać efektów interwencji (14). Podobne obserwacje zanotowali Kawamoto i in. (6), którzy zaobserwowali znaczną poprawę u 16 pacjentów po udarze w zakresie równowagi ocenianej za pomocą skali równowagi Berga po rehabilitacji egzoszkieletem HAL.
Terapia obejmowała 16 sesji trwających 20–30 minut, dwa razy w tygodniu.  Chociaż poprawa równowagi w grupie badanej była znacząca, jednak brak grupy kontrolnej sprawił, że wyniki te nie były jednoznaczne. Badanie Yoshimoto i in. (30) wykazało znaczną poprawę w teście Timed Up and Go u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu oraz w teście zasięgu funkcjonalnego i skali równowagi Berga po treningu w egzoszkieletie HAL (raz w tygodniu przez 8 tygodni, 20 minut na sesję).  Grupa kontrolna przeszła konwencjonalną fizykoterapię z powodu zaburzeń chodu, ale nie zaobserwowano istotnych różnic w równowadze (30). Ponadto badania Hornby i in. (13) lub Hidler i in. (31), porównując wpływ konwencjonalnej rehabilitacji z leczeniem na robota Lokomat, nie wykazał żadnych istotnych różnic w równowadze ocenianej za pomocą skali Berga (13, 31) .

Zmiana równowagi oceniona za pomocą skali Berga (13, 14, 31) oraz w naszym własnym badaniu na platformie stabilometrycznej nie wykazała wyraźnie, która metoda terapii była bardziej skuteczna u pacjentów po udarze. Zauważyliśmy jednak pewne trendy pokazujące, że terapia z egzoszkieletem może być bardziej korzystna u niektórych pacjentów. Może to wskazywać, że aby poprawić równowagę, konieczne jest stymulowanie samego układu równowagi podczas terapii lub że czas trwania terapii powinien być dłuższy niż 4 tygodnie.

Pacjenci po udarze stanowią bardzo niejednorodną grupę pod względem możliwości funkcjonalnych. Stan ten zależy od wielkości udaru, zajętych obszarów mózgu, czasu, jaki upłynął od incydentu udaru mózgu i dotychczas przeprowadzonej rehabilitacji (1, 3). Głównymi celami leczenia u pacjentów po udarze są przywrócenie funkcji chwytnej kończyn górnych i poruszanie się. Dlatego istnieje bardzo niewiele badań oceniających ogólny stan funkcjonalny pacjentów po udarze poddawanych terapii urządzeniami wspomaganymi robotem (32).

Mayr i in. (32) ocenił wpływ treningu z robotem Lokomat z wykorzystaniem RMI i konwencjonalnego treningu z terapeutą na zmiany stanu funkcjonalnego pacjentów po udarze. Zaobserwowali większą poprawę u osób poddawanych terapii robotem niż u osób poddawanych klasycznej terapii.

W naszym badaniu znaczące zmiany po terapii wystąpiły w obu grupach; dlatego sugerujemy, że obie formy zastosowanej terapii prowadzą do poprawy stanu funkcjonalnego pacjentów. Jednak w grupie eksperymentalnej poprawę zaobserwowano w większej liczbie kategorii ocenianych za pomocą BI i RMI, co może sugerować potencjalnie większy wpływ treningu na poprawę funkcjonalną egzoszkieletu Ekso GT niż w przypadku klasycznej rehabilitacji. Niestety grupy w naszym badaniu różniły się istotnie w niektórych kategoriach zarówno w RMI, jak i BI na początku badania. Jednak pacjenci w grupie eksperymentalnej byli funkcjonalnie słabsi na początku; dlatego możliwe jest, że mieli większy potencjał poprawy, i dlatego ich przywrócenie stanu funkcjonalnego było lepsze niż w grupie kontrolnej.

Badania wykazały, że zastosowanie egzoszkieletu poprawia funkcję chodu u pacjentów po udarze (11, 25, 32–34). Nie można jednak jednoznacznie stwierdzić, że efekt terapeutyczny jest lepszy niż w przypadku klasycznych form rehabilitacji z fizjoterapeutą.W naszym badaniu zaobserwowano znaczną poprawę odległości marszu w egzoszkieletie podczas kolejnych sesji treningowych u pacjentów poddawanych terapii z egzoszkieletem Ekso GT, ale należy zauważyć, że zmierzono to podczas marszu z udziałem robota.Wśród dostępnej literatury, w niektórych pracach wyniki przemawiają za egzoszkieletami (28, 32, 34, 35), ale w innych konwencjonalna rehabilitacja wydaje się lepsza (13, 31). Istnieje również trzecia grupa badań, które podobnie jak nasza praca, nie pokazują wyraźnie przewagi jednej metody nad drugą (29). Badania kliniczne wykazały, że zasilane robotyczne egzoszkielety można
bezpiecznie stosować jako interwencję treningu chodu w przypadku udaru mózgu. Wstępne ustalenia sugerują, że trening chodu zewnątrzszkieletowego jest równoważny tradycyjnej terapii pacjentów z przewlekłym udarem mózgu, podczas gdy pacjenci podostrzy mogą doświadczyć dodatkowych korzyści z treningu chodu zewnątrzszkieletowego (12). Również systematyczny przegląd Bruni i in. (35) poparł zastosowanie terapii wspomaganej robotem u pacjentów po udarze, ale w połączeniu z konwencjonalną fizykoterapią. Podkreślili, że daje to możliwość przeprowadzenia bardziej intensywnego, powtarzalnego i zorientowanego na zadania treningu, niż byłoby to możliwe przy konwencjonalnym chodzeniu po ziemi samodzielnie (35).

Istnieją również pewne ograniczenia tego badania, którymi należy się zająć. Ze względu na charakter interwencji zaślepienie badanych nie było możliwe. Ponadto, pomimo losowej selekcji pacjentów, grupy były niejednorodne i różniły się niektórymi zmiennymi na początku; dlatego należy to wziąć pod uwagę podczas interpretacji wyników. Należy podkreślić, że pacjenci po udarze niedokrwiennym są bardzo zróżnicowani pod względem doświadczanych objawów, a także ich nasilenia.Więcej przedmiotów powinno prawdopodobnie zostać uwzględnionych w przyszłych badaniach, co może zminimalizować problem z heterogennością grupy. Głównymi celami leczenia u pacjentów po udarze są przywrócenie funkcji chwytnej kończyn górnych i poruszanie się. Ale brak bezpośredniego pomiaru zdolności chodzenia jest również ograniczeniem tego badania i zostanie to zbadane w dalszych
badaniach.

Na podstawie naszych wyników możemy stwierdzić, że zarówno 4 tygodnie terapii z egzoszkieletem Ekso GT, jak i 4 tygodnie konwencjonalnej rehabilitacji doprowadziły do poprawy stanu funkcjonalnego pacjentów po udarze niedokrwiennym. Jednak w grupie eksperymentalnej zaobserwowano poprawę w większej liczbie kategorii, co może sugerować potencjalnie większy wpływ na status funkcjonalny terapii z egzoszkieletem niż klasycznej rehabilitacji. Obie formy rehabilitacji spowodowały również znaczące zmiany w równowadze, ale zauważyliśmy pewne trendy wskazujące, że terapia z egzoszkieletem może być bardziej korzystna u niektórych pacjentów. Przeniesienie obciążenia z przedniej części stopy na tylną części stopy obserwowane w grupie kontrolnej było zjawiskiem niekorzystnym. Ponieważ tej grupy nie zaobserwowano w grupie eksperymentalnej, może to sugerować większą skuteczność terapeutyczną egzoszkieletu w stosunku do klasycznej rehabilitacji. Sugerujemy, że egzoszkielet Ekso GT może być obiecującym narzędziem w rehabilitacji pacjentów po udarze.

Oświadczenie o dostępności danych

Zestawy danych wykorzystane i / lub przeanalizowane podczas bieżącego badania są dostępne od odpowiedniego autora na uzasadnione żądanie.

Oświadczenie o etyce

Badanie zostało zatwierdzone przez Komitet Etyczny Regionalnej Izby Lekarskiej w Krakowie (77 /KBL / OLI / 2014). Przed uczestnictwem wszyscy uczestnicy otrzymali szczegółowy opis badania, mieli możliwość zadawania pytań i podpisali pisemną świadomą zgodę.

Wkłady autorskie

Koncepcja i projekt badania, rekrutacja pacjentów, zarządzanie kliniczne, zbieranie danych, wyszukiwanie literatury, interpretacja danych oraz pisanie i edycja manuskryptu. AM: koncepcja i projekt badania, wyszukiwanie literatury, zarządzanie kliniczne, analizy i interpretacja danych, analizy statystyczne oraz pisanie i edycja manuskryptu. ŁO: koncepcja i projekt badania, wyszukiwanie literatury, zarządzanie kliniczne, interpretacja danych i edycja manuskryptu. AS i RK: studium koncepcji i projektu, interpretacja danych i edycja manuskryptu.

Finansowanie
Badanie zostało przeprowadzone w ramach programu Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego pod nazwą Regionalna inicjatywa na rzecz doskonałości w latach 2019–2022, projekt nr 022 / RID / 2018/19, wspierany przez Narodowe Centrum Nauki w Polska.

Konflikt interesów
Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które można by interpretować jako potencjalny konflikt interesów.

Skróty 
COP, środek ciężkości; RMI, wskaźnik mobilności Rivermead; BI, indeks Barthel.

Przypisy dolne
1. ^ Instrukcja obsługi EKSO GT, Ekso Bionics, USA.

Referencje

Słowa kluczowe: udar niedokrwienny, egzoszkielet, fizjoterapia, równowaga, rozkład obciążenia, stan funkcjonalny.
Cytowanie: Rojek A, Mika A, Oleksy Ł, Stolarczyk A and Kielnar R (2020) Effects of Exoskeleton Gait Training on Balance, Load Distribution, and Functional Status in Stroke: A Randomized Controlled Trial. Front. Neurol. 10:1344. doi: 10.3389/fneur.2019.01344
Otrzymano: 04 sierpnia 2019; Przyjęto: 05 grudnia 2019;
Opublikowano: 15 stycznia 2020.

Edytowany przez:  Margit Alt Murphy, University of Gothenburg, Szwecja.
Zrecenzowany przez: Janita Pak Chun Chau, The Chinese University of Hong Kong, China Marco Iosa, Santa Lucia Foundation (IRCCS), Włochy.

Prawo autorskie © 2020 Rojek, Mika, Oleksy, Stolarczyk i Kielnar. To jest artykuł o otwartym dostępie rozpowszechniany na warunkach licencji Creative Commons Attribution
License (CC BY). Wykorzystywanie, rozpowszechnianie lub powielanie na innych forach jest dozwolone, pod warunkiem że autorzy oryginalni i właściciele praw autorskich są uznani,
a cytowana jest oryginalna publikacja w tym czasopiśmie, zgodnie z przyjętą praktyką akademicką. Niedozwolone jest wykorzystanie, rozpowszechnianie lub powielanie, które nie
jest zgodne z tymi warunkami.

* Korespondencja: Anna Mika, Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
^** Ci autorzy w równym stopniu przyczynili się do tej pracy i dzielą pierwsze autorstwo