Tredemølletrening med kroppsvektavlastning

Tredemølletrening med kroppsvektavlastning Undervisning for leger i spesialistutdanning Sunnaas sykehus HF, 28.01.2014 Foreleser: Ellen Høyer, Fysioterapeut, PhD 1

2

Innhold 1. Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? 2. Vitenskapelig bakgrunn 3. Hva viser forskningsresultater? 4. Hvilken plass har metoden innenfor rehabilitering i dag? 3

Begreper Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? Litteraturen begreper på underordnet og overordnet plan Underordnet: Apparatur: Tredemølle med kroppsvektavlastning, Tredemølle med seleoppheng Tredemølle med vektavlastning Metoden: Treadmill training with body weight support (TTBWS) Body weight supported treadmill training (BWSTT) Laufband therapy Treadmilll training and body weight support for walking (Moseley 2005) 4

Tredemølle uten og med kroppsvektavlastning Tredemølle uten kroppsvektavlastning Tredemølle med kroppsvektavlastning 5

Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? Opphengsselen Kraftig sele. Trunkusdel festet rundt midjen Bekkendel festet rundt bekken og øvre lår Strikker - festet rundt bekkenet 6

Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? Apparatur og prinsipper for tredemølleterapi Opphengssystem Sele Gelender for balansestøtte Ekstendert kne som tillater full belastning under standfasen Lærsko - kontakt med underlag Tredemøllebånd i bevegelse (0.1-5.0 km/t (Wernig and Mὒller 2002) 7

Definisjon Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? The patient is walking on a motorized treadmill Initially with body weight support (BWS) Supported/secured with a harness and a suspension system Help from a therapist to move his legs when necessary (Wernig 1995) 8

Tredemølleterapi Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? Innfallsvinkler til stimulering av gangfunksjon Elementer som kan trenes H = Hastighet H+A: Automatiske gangbevegelser, A = Automatikk kroppsholdning, utholdenhet V = Vektbæring V+F (H) Gangsyklus: Standfase, Svingfase F = Flytte ben O = Overføring av vekt O: Tyngdeoverføring G = Gelenderstøtte reduksjon G+S Balanse, Trygghet på gangen S = Selen fjernes 9

Trening av gangsyklus - standfasen Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? 10

Mobilisering i oppreist stilling Hva innebærer tredemølletrening med kroppsvektavlastning? 11

Vitenskapelig bakgrunn for tredemølleterapi Utviklet på 1980 og 1990-tallet. Fra dyreforsøk på katter påført spinale skader Gange på tredemølle med kroppsvektavlastning Observasjon av skrittbevegelser med paretiske bakben når katten ikke måtte bære full vekt på dem 3 sentrale utviklingsmiljøer: Tyskland (Anton Wernig, Sabine Mὒller) Canada (Barbeau, Rossignol) USA (Edgerton, Harkema) 12

Vitenskapelig bakgrunn 13

Nevrofysiologiske teorier Hvordan virker metoden? Basic mechanisms for the method: 1. Spinal motor mechanisms * Central pattern generators (Brodal 2001, Shumway Cook 2002, Barbeau 1999) 2. Activity related learning * Task spesific learning (Hesse 2000, Wernig 2002,Shepherd 2001) 14

Hvordan virker metoden? Nevrofysiologiske teorier 1. Spinal motor mechanisms Central pattern generators (CPG): (Brodal 2001, Shumway Cook 2002,Barbeau 1999) Forklaring: Network of nerve cells in the spinal cord producing spesific, rhytmic movements such as walking, without conscious effort and without aid of periheral afferent feedback These cells are elicting stereotype movments that enhance mobility Available evidence suggests that humans like other animals possess CPG s (Verma 2010) 15

Hvordan virker metoden? Nevrofysiologiske teorier Voluntary movements versus stepping after human spinal cord injury Stepping with knee and hip extension and flexion and alternating lower limb loading provides proprioceptive inputs to the spinal cord that increases recruitment and improves reciprocity between agonists and antagonists compared to voluntary movements. (Maegele 2002) 16

Hvordan virker metoden? Nevrofysiologiske mekanismer (Verma et al. 2010) Sentrale rytmegeneratorer i ryggmargen stimuleres Hjernen påvirkes og påvirker tilbake Proprioceptiv informasjon fra gange på tredemøllen Gangen tilpasses og påvirkes av oppgaven og omgivelsene 17

Nevrofysiologiske teorier: Hvordan virker metoden? 2. Activity related learning Theory of activity-dependent motor learning and adaptation of the CNS to an altered periphery. Adaptation: (Wernig 2002) Evidence that the neural plasticity of the brain and spinal motor mechanisms are affected by proprioceptive information provided by upright, repetitive gait training on the moving belt. (Wernig and Mὒller 2002, Luft et al.2008, Høyer 2013) 18

Hvordan virker metoden? Nevrofysiologiske teorier: Rules of spinal locomotion (Wernig 1995) *Limb loading during stance (loading) *Hip extension *Shift of body weight in terminal stance to initiate swing (unloading) Prinsippet om belastning og vektoverføring står sentralt 19

Anbefalinger for klinisk praksis From animal research exercise in upright walking was recommended when the goal was to walk (Hesse 2006) A paradigm shift in rehabilitation in the 1990s, was leading to a task specific treatment concept (Carr & Shephard 2000) It was no longer considered valid to compare the effect of intensive upright walking on a treadmill with conventional physiotherapy, but rather to other ways of training upright walking (Wernig 2002) 20

Tredemølle med kroppsvektavlastning Hovedelementer i metoden: Oppreist gange Oppgaveorientert trening Mange repetisjoner 21

Tredemølledata 22

Teoretisk forankring Hvordan virker metoden? Innholdet i metoden Tredemølle trening med kroppsvektavlastning (TTBWS) stemmer overens med det teoretiske rammeverket som underbygger nevrologisk fysioterapi. (Wernig & Mὒller 2002, Luft et al.2008, Høyer 2012) TTBWS - en velegnet metode for pasienter med nevrologiske skader som skal relære gangfunksjon. (Høyer 2004) TTBWS i relasjon til International Classification of Function, Disability and Health (ICF): Helsetilstand Kroppsfunksjoner Aktiviteter Deltagelse og -strukturer Miljøfaktorer Personlige faktorer Kroppsfunksjoner kan trenes mens aktiviteten pågår. 23

Hva viser forskningsresultater? Forskning på TTBWS på pasienter har pågått over vel 20 år Fra 1990-tallet kliniske forsøk på pasienter med ryggmargsskader (Wernig 1992) Metoden - utvidet til å omfatte pasienter med nevrologiske skader og ortopediske gangvansker Fra 1994 kliniske forsøk på pasienter med hjerneslag (Hesse 1994) Forskningsmiljøer i USA, Canada og i Tyskland, Østerrike og Sverige På Sunnaas sykehus - et fagutviklingsprosjekt, rehabiliteringsprosjekt og forskningsprosjekt (Høyer et.al 2004, 2006, 2010, 2012) 24

Forskningsresultater 1990 årene: Studier med relativt få deltagere 2001: Første beskrivende oversikts studie (Hesse 2001) 2003: Første Cochrane studie: 11 randomisert kontrollerte studier av 458 pasienter med hjerneslag Majoriteten av studiene inkluderte pasienter med selvstendig gange Få studier inkluderte pasienter avhengig av assistanse for å gå (Moseley 2003) 25

Forskningsresultater Hjerneslag: I studier av enkelt-grupper ble det funnet lovende resultater (Hesse 2001) Randomiserte kontrollerte studier (RCT) hvor kontrollgruppen fikk placebo eller annen trening,viste lovende resultater (Dean et al 2000, Ada et al 2003) RCT-studier hvor kontroll gruppen fikk tilsvarende aktiv gangtrening over gulvet viste ingen forskjell mellom gruppene (Kosak & Reading 2000, Nilsson et al.2001) RCT-studier som inkluderte pasienter med behov for assistanse for å gå, viste lovende resultater for undergrupper av pasienter med store funksjonsutfall (Visintin et al. 1998,Kosak& Reading 2000, Barbeau&Visintin 2003, Hesse et al. 2003, Moseley et al. 2003) 26

Forskningsresultater Cochrane studien 2003: (Moseley 2003) Ingen signifikant forskjell i effekt av tredemølletrening (TT) med eller uten kroppsvektavlastning ble funnet på pasienter etter hjerneslag For pasienter med selvstendig gange syntes TT å være mer effektivt enn andre treningsformer for å oppnå bedre ganghastighet Svakheter ved studien: Pasienter som var avhengig av assistanse for å gå, fikk dataverdier på hastighet og distanse redusert til 0 og ble dermed ekskludert fra analysene Pasienter som trente med og uten kroppsvektavlastning ble inkludert 11 RCT-studier ble analysert i 4 grupper med få studier i hver 27

Forskningsresultater Cochrane-studiens anbefaling: (Moseley 2003) Store veldesignede studier for å evaluere effekt av TT på gangfunksjon etter hjerneslag. Pasienter med selvstendig gangfunksjon og pasienter som trenger assistanse for å gå burde undersøkes i separate studier Erfaring fra fagutviklingsprosjekt - eksplorativ studie (Høyer 2004) Erfaring fra rehabiliteringsprosjekt - en spisset utprøving (Høyer 2006) Mål for PhD prosjekt på Sunnaas: Å få kunnskap om effekt av rehabilitering på gange, forflytning og sensomotorisk funksjon ved å bruke tredemølletrening med kroppsvektavlastning kombinert med funksjonell trening hos pasienter som ikke kunne gå selvstendig etter alvorlig hjerneslag (Høyer 2013) 28

Studie 1 29

Gjennomføring av studie 1 Mål: Å utforske motorisk endring hos pasienter med inkomplett Locked-in syndrome (LIS), i sub-akutt eller kronisk fase, etter rehabilitering som inkluderte tredemølletrening med kroppsvektavlastning Design: Et prospektivt, eksplorerende, multiple kasus studie design Inklusjon: Ni pasienter med inkomplett LIS, henvist til hjerneskadeavdelingen over fem år (2001-2005) Inklusjonskriterium: Tilstrekkelig videomateriale av rehabiliteringsperioden inklusive en periode med tredemølleterapi (TTBWS) 30

Analyse av videomateriale Trinn 1: Bearbeiding av opptaksmateriale Trinn 2: Video observasjon ved bruk av skjema Trinn 3. Beskrivelse av observasjoner* Trinn 4. Kondensering, Validering. * To eksterne fysioterapeuter med lang erfaring innen nevrologisk fysioterapi og videoobservasjon beskrev sine observasjoner i skjemaet 31

Resultater Alle pasientene forbedret sin funksjon på områdene kropps- og aktivitetsfunksjoner, kategorisert etter ICF* ( *International Classification of Functioning, Disability and Health) Kroppsfunksjoner: Fire pasienter oppnådde bedre postural kontroll av hode og overkropp når de stod i ståbord, men de var ikke i stand til å praktisere gange Aktivitetsfunksjoner: Fem pasienter kunne gå eller praktisere gange med hjelpemidler og personassistanse på slutten av rehabiliteringsperioden 32

Studie 2 33

Gjennomføring av studie 2 Mål: Å undersøke effekt på gange og forflytning ved å sammenligne to treningsformer; TTBWS og tradisjonell gangtrening hos pasienter som er avhengig av personassistanse for å gå etter alvorlig hjerneslag Studie design: En randomisert klinisk kontrollert studie (enkelt-blindet) av 60 pasienter med hjerneslag Intervensjon: Begge grupper fikk daglig spesifikk gangtrening (30 min) og funksjonstrening (30 min) Tredemøllegruppen (n=30): Tradisjonell gruppe (n=30): 30 økter TTBWS Spesifikk gangtrening + gangtrening over gulv over gulv (på dager uten TTBWS) 34

Resultater av studie 2 Ingen statistisk signifikant forskjell på gange og forflytning mellom tredemølle- og tradisjonell treningsgruppe etter 5 og 11 uker 12 av 17 fysiske mål viste forbedringer i favør av tredemøllegruppen Statistisk signifikante forskjeller innenfor hver gruppe etter 5 og 11 uker 35

Resultater studie 2 FAC = Functional Ambulation Categories (0-5) (Holden 1984) 36

Konklusjon av studiene i PhD prosjektet Intervensjonsstudie 1 og 2: 1) TTBWS kan være en trygg og nyttig metode for å intensivere rehabiliteringsprogrammet for pasienter med inkomplett LIS 2) TTBWS fungerte like godt som tradisjonell trening for pasienter med hjerneslag som trengte assistanse for å gå RCT-studien avdekket ingen signifikante fordeler for TTBWS-metoden sammenlignet med det tradisjonelle gangalternativet over gulvet 37

Nyere studier Overordnede begreper: Electromechanical-assisted training for walking after stroke, Cochrane studie Mehrholz (2007): 17 studier, Mehrholz (2013): 23 studier. Innhold: Studier av ulike tredemøller med robot eller mekanisk assistanse Mechanical assisted walking with body weight support, Ada (2010): 6 studier Innhold: Studier av tredemøller med mekanisk eller manuell assistanse 38

Nyere studier Cochrane studie: Electromechanical-assisted training for walking after stroke (Mehrholz et. al 2013) Inklusjon: 23 randomiserte eller randomiserte cross-over studier, 999 voksne pasienter med hjerneslag Intervensjon: Robot/maskin-assistert gange i kombinasjon med fysioterapi Konklusjon: People who receive electromechanical-assisted gait training in combination with physiotherapy after stroke are more likely to achieve independent walking than people who receive gait training without these devices. Specifically, people in the first three months after stroke and those who are not able to walk seem to benefit most from this type of intervention. The role of the type of device is still not clear. Verken ganghastighet eller gangkapasitet økte signifikant 39

Nyere oversiktsstudier Cochrane studier- andre grupper Locomotor training for walking after spinal cord injury. 5 RCT-studier, 309 pasienter med ryggmargskader. (Mehrholz et al.2012) Treadmill training for patients with Parkinson s disease. 8 RCT-studier, 203 pasienter med parkinsons sykdom. (Mehrholz et al. 2010) Treadmill interventions with parital body weight support in children under six years of age at risk of neuromotoer delay. 5 studies (RCT, quasi-rct, clinical trials),139 barn med diagnosene Downs syndrom og cerebral parese. (Valentin-Gudiol et al. 2011) 40

Nyere oversikts studier Cochrane studier- resultater andre grupper Ryggmargskader: No statistically significant superior effect of any locomotor training approach on walking function after SCI compares with any other kind of physical rehabilitation. (Mehrholz et al.2012) Parkinson: Treadmill training improved gait speed,stride length and walking distance, but cadence (number of steps per minute) did not improve. It is not known how long these improvements may last. (Mehrholz et al.2010) Barn: The available evidence indicates that treadmill intervention may accelerate the development of independent walking in children with Down syndrome. (Valentin-Gudiol et al. 2011) 41

Tredemølleterapi - et forskningsfelt i utvikling Forskningsspørsmål: Hva er den særegne effekt av å trene på TTBWS versus annen gangtrening? Anbefalinger: Further research should consist of a large definitive, pragmatic, phase III trial undertaken to address specific questions such as the following: What frequency or duration of electromechanical-assisted gait training might be most effective? How long does the benefit last? (Mehrholz 2013) Gjennomgang av litteratur: Should body weight supported treadmill training and robotic-assistive steppers for locomotor training trot back to the starting gate? (Dobkin BH & Duncan PW 2012) 42

Hvilken plass har metoden innenfor rehabilitering i dag? Et av målene med forskningen har vært å undersøke effekt for rettferdiggjøre bruk av en avansert og dyr apparatur for å trene gange (Moseley 2005, Mehrholz 2013) Begrenset bevis for at tredemølleterapi gir bedre resultat enn intensiv trening på flatt gulv (Dobkin 2012) For pasienter som trenger assistanse for å gå, kan man oppnå like gode resultater ved å trene gange over flatt gulv som ved tredemølleterapi (Høyer 2012) For pasienter som ikke kan gå, kan tredemølleterapi være det eneste alternativet som får mobilisert pasienten i en oppreist gangstilling (Høyer 2010) Erfaring fra pasienter som har trent tredemølleterapi har gitt tilbakemelding om at treningsformen er motiverende Det var jo som å tenne et nytt håp da jeg virkelig kunne prøve å gå i tredemølla, jeg husker egentlig lite av hva vi gjorde før tredemølla (18.05.2005) 43

Hvilken plass har metoden innenfor rehabilitering i dag? Selvstendig gange synes lettere å oppnå ved å bruke en form for tredemølleterapi som del av et rehabiliteringsprogram tidlig etter hjerneslag (Ada 2010, Mehrholz 2013) Ingen signifikant forskjell mellom grupper med ryggmargskade som trener tredemølleterapi versus intensiv gangtrening over flatt gulv (Dobkin 2007, Mehrholz 2012) Tredemølleterapi på Sunnaas: Brukes på pasienter med nevrologiske skader som del av rehabiliteringen på linje med andre tiltak: relære gangfunksjon mobilisering via gange trene aspekter innen gangsyklus 44

Referanser Ada L, Dean CM, Vargas J and Ennis S (2010 ). "Mechanically assisted walking with body weight support results in more independent walking than assisted overground walking in non-ambulatory patients early after stroke: a systematic review." J Physiother 56(3): 153-161. Dobkin BH & Duncan PW (2012). "Should body weight-supported treadmill training and robotic-assistive steppers for locomotor training trot back to the starting gate?" Neurorehabil Neural Repair 26(4): 308-317. Edgerton VR, Roy RR, Hodgson JA, Prober RJ, de Guzman CP and de Leon R (1991). "A physiological basis for the development of rehabilitative strategies for spinally injured patients." J Am Paraplegia Soc 14(4): 150-157. Hesse S, Werner C, von Frankenberg S and Bardeleben A (2003). "Treadmill training with partial body weight support after stroke." Phys Med Rehabil Clin N Am 14(1 Suppl): S111-123. Maegele M, Muller S, Wernig A, Edgerton VR and Harkema SJ (2002). "Recruitment of spinal motor pools during voluntary movements versus stepping after human spinal cord injury." J Neurotrauma 19(10): 1217-1229. Mehrholz J,Elsner B, Werner C, Kugler J and Pohl M (2013). "Electromechanical-assisted training for walking after stroke." Cochrane Database Syst Rev(7): CD006185. Mehrholz J, Kugler J and Pohl M (2012). Locomotor training for walking after spinal cord injury." Cochrane Database Syst Rev(11): CD006676. 45

Referanser Mehrholz J, Friis R, Kugler J,Twork S, Storch A and Pohl M (2010). Treadmill training for patients with Parkinson s disease. Cochrane Database Syst Rev(1): CD007830. Moseley AM, Stark A, Cameron ID and Pollock A (2005). "Treadmill training and body weight support for walking after stroke." Cochrane Database Syst Rev(4): CD002840. Shumway-Cook A & Woollacott M (2007). Motor Control: Translating Research into Clinical Practice, Lippincott Williams & Wilkins. Valentin-Gudiol M, Mattern-Baxter K, Girabent-Farrés M, Bagur-Calafat C, Hadders-Algra M, Angulo-Barroso RM (2011). Treadmill interventions with partial body weight support in children under six years of age at risk of neuromotor delay Cochrane Database Syst Rev(12): CD009242 Verma R, Arya KN, Sharma P and Garg RK (2012). "Understanding gait control in post-stroke: implications for management." J Bodyw Mov Ther 16(1): 14-21. Wernig A & Muller S (2002). Laufband Therapy. The Manual. Spinal cord damage, stroke, brain damage and MS, orthopedic disordes and others.. Copyright. License Aku Med AS,Oslo: 1-34. 46

Takk for oppmerksomheten 47