结合使用者驱动的跑步机控制和功能性电刺激提高中风后步行速度外文翻译资料

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结合使用者驱动的跑步机控制和功能性电刺激提高中风后步行速度

1. 简介

中风每年影响近80万美国人，使其成为美国长期残疾的主要原因之一。许多中风患者经历了步行速度减慢和使用各种代偿机制来行走，这对标准化的运动康复提出了独特的挑战。目前许多卒中后步态训练的方法包括以固定速度在跑步机上行走，这种方法提供了一种具有成本效益的干预，包括大量的重复和特定任务的练习。然而，这些干预的结果在不同的地点和研究之间差异很大。虽然提高速度往往是康复的一个关键目标，目前还没有共识的最佳方法，以提高速度后中风。卒中后损伤和代偿机制的异质性需要各种适应性和受试者特定的方法来进行运动康复。

先前的研究已经证明了快速步态训练对慢性中风恢复的益处，这促使 Kesar 和同事们将固定速度跑步机上的快速步行与踝关节肌肉的功能性电刺激结合起来。这种称为 Fast FES 的训练范式允许参与者在 FES 应用于受影响的踝关节跖屈肌和背屈肌之前选择他们最快的舒适速度。刺激脉冲应用于末端立场的帕金森跖屈肌群，以增强前进推进力和摆动的帕金森背屈肌群，以提高脚趾清除率。FES 振幅被调整以激发参与者的标准运动反应，并且在12周的训练后，参与者将他们的地面自选(SS)速度提高了0.18 m/s。平均95% 置信区间: 0.13-0.22 m/s)。然而，这种范式的成功可能受到培训课程设计的限制。虽然FES被用来增强训练期间的前进推进，但跑步机的速度是固定的。如果个体增加他们的麻痹性前地面反应力(AGRF)或他们的后肢角(TLA) ，他们也可能增加他们的速度。然而，在FSTM 控制下，这种增加是不可能的。因此，需要新的干预措施，允许个人根据 FES 增强的肌肉力量实时调整他们的训练。

为了让跑步机的行走速度瞬间提高，我们开发了一种用户驱动的跑步机(UDTM)控制算法，该算法能够响应前进推进的机制，包括推力、步长和相对于跑步机的位置的变化。如果个人增加他们的推力，步长或相对于跑步机中心的位置，皮带加速，反之亦然。控制器使用来自两条皮带的输入来计算平均首选速度，并将皮带加速度限制在plusmn;0.20 m/s2。由于该控制器可以在一个步态周期内改变皮带速度，并响应推力、步长和相对位置的净变化，我们期望用户可以通过增加或减少他们的速度作出反应。在UDTM上，健康成年人选择的 SS 速度与他们的地面速度相似，比他们的固定速度跑步机(FSTM)速度更快。由于更快的训练速度对应于增加步行功能，UDTM 控制步行似乎是卒中后适应性和受试者特定运动康复的一个有希望的选择。

为了使受试者在跑步机上进行FES训练，以实时调整速度响应瘫痪肢体 FES，我们提出了UDTM控制与 FES 相结合作为卒中后步态训练干预。本研究的目的是确定个体卒中后对UDTM控制和偏瘫肢体 FES 组合的反应。由于足底屈肌刺激应用于终端立场，以增强前进推进，我们假设，个人将选择更快的速度与UDTM和FES相比，无论是FSTM或 UDTM控制没有FES。此外，我们假设，他们将实现这些更快的速度，通过增加他们的前地面反应力(AGRF)，后地面反应力(PGRF)，和后肢角度(TLA)为两个麻痹和非麻痹肢体。

2. 方法

2.1数据收集 16名脑卒中患者参与了这项研究(表1)。

表1参与者人口统计资料

该协议由特拉华大学机构审查委员会批准，每个人都签署了一份同意书。该议定书包括两个会议:基线会议和评估会议。所有参与者在研究前至少6个月经历过一次单侧中风，年龄在21岁到85岁之间。他们被要求在没有他人帮助的情况下行走，并且在过去的六个月内没有报告跌倒。他们的静息心率和血压分别在每分钟40-100次和90/60-170/90毫米汞柱之间。参与者能够证明被动髋关节伸展至少5度，被动踝关节背屈至中立与他们的膝盖伸展。表2列出了包含和排除标准的完整列表。在基线会议期间，参与者完成了6分钟步行测试(6MWT)和10米步行测试，并测量了他们的被动踝关节和髋关节的活动范围。然后允许参与者最多五分钟在UDTM 控制的跑步机上练习行走。

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