Desarrollo y aplicación de medidas instrumentadas de resultados para el diseño de una intervención individualizada de rehabilitación
- Autores: Gloria P. Vergara Díaz
- Directores de la Tesis: Carmen Echevarría Ruiz de Vargas (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Número de páginas: 317
- Títulos paralelos:
- Development and Application of Instrumented Outcome Measures for the Design of Individualized Rehabilitation Interventions
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Murillo-Cabezas (presid.), Isabel María Alguacil Diego (secret.), Cristina Suárez-Mejías (voc.), Andrés Carranza Bencano (voc.), Jorge Navarro Solano (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología Molecular, Biomedicina e Investigación Clínica por la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
- español
Antecedentes: La parálisis cerebral (PC) es el trastorno motor y la causa de discapacidad más frecuente en los niños. Los trastornos de la marcha son comunes en esta población y tienen un impacto negativo en la movilidad y la calidad de vida. Estudios recientes han demostrado que el entrenamiento de la marcha asistido por robot (RGT) tiene efectos beneficiosos sobre la función motora en la PC a nivel de grupo. Objetivo: Identificar biomarcadores de la capacidad de respuesta al RGT, así como desarrollar medidas de resultado instrumentadas para definir su efectividad en niños con PC. Esto nos permitirá diseñar intervenciones de rehabilitación de la marcha específicas, para cada paciente, en niños con PC. Objetivos específicos: 1) Realizar una intervención RGT en 15 niños con PC espástica; 2) Recopilar las medidas de resultado (incluidas las medidas clínicas, biomecánicas y de actividad muscular) al inicio y después de la intervención; 3) Analizar los cambios en respuesta a la intervención en las medidas de resultado recogidas en el Objetivo 2; 4) Estudiar la relación entre las sinergias musculares y el nivel de respuesta de los sujetos a la intervención. Métodos: Se reclutaron 15 niños (8 mujeres) con PC espástica, con 13,6±3,42 años de edad (media ± desviación estándar) y Escala de Clasificación de la Función Motora Gruesa (GMFCS) Nivel I-IV. Los niños se sometieron a una intervención de RGT de 6 semanas (3 sesiones a la semana) y a evaluaciones previas y posteriores al entrenamiento, incluyendo la Medida de la Función Motora Gruesa (GMFM), la prueba de la marcha de 6 minutos (6 MWT) y las pruebas de la marcha de 10 metros (10 MWT), así como, a una evaluación instrumentada de la marcha. La evaluación instrumentada de la marcha incluyó la adquisición de datos biomecánicos y electromiográficos (EMG). Se analizaron los datos del EMG para identificar las sinergias musculares asociadas con la marcha antes y después del entrenamiento. Resultados: Aunque el análisis a nivel de grupo mostró mejoras significativas en la dimensión E del GMFM-88, en el GMFM-66 y en la 6 MWT, cada niño obtuvo la mejoría en diferentes resultados: 8 niños lo hicieron en la dimensión D del GMFM, 11 en la dimensión E del GMFM, 5 en velocidad, 9 en capacidad de ejercicio y 6 en calidad de la marcha. Se constataron mejoras en todos los niveles del GMFCS, pero no se observó una asociación entre las mejorías motoras y el nivel del GMFCS. Entre 2 y 4 sinergias musculares fueron suficientes para modelar la actividad EMG de los músculos de cada pierna. La composición de las sinergias musculares mostró un aumento en la presencia/magnitud de elementos aberrantes y los coeficientes temporales aumentaron en variabilidad y complejidad con el nivel del GMFCS. Se capturaron los cambios en la composición y la activación temporal entre pre y post-RGT, pero no se encontró ninguna relación entre las mejorías clínicas y las sinergias musculares. Conclusiones: Los resultados muestran que todos los sujetos mejoraron, pero hay una gran variabilidad en la forma en que responden al RGT. Esto resalta la necesidad de diferentes medidas de resultado para evaluar adecuadamente la respuesta al RGT en niños con PC. La variabilidad en respuesta al RGT no mostró ninguna relación aparente con las características clínicas o las sinergias musculares de los participantes del estudio observadas al inicio del mismo. La presencia y magnitud de elementos aberrantes y la complejidad de la activación temporal de las sinergias musculares podrían utilizarse para determinar los biomarcadores que permitan el fenotipado motor de los individuos, y así diseñar intervenciones individualizadas, y para rastrear longitudinalmente la respuesta a la RGT durante intervenciones a largo plazo.
- English
Background: Cerebral palsy (CP) is the most common motor disorder and cause of disability in children. There children often suffer from gait impairments that have a negative impact on mobility and quality of life. Recent studies have shown that robot-assisted gait training (RGT) has beneficial effects on motor function in CP at the group level. Objective: To identify biomarkers of RGT responsiveness as well as develop instrumented outcome measures to define its effectiveness in children with CP. This will enable us to design patient-specific gait rehabilitation interventions in children with CP. Specific aims: 1) Deliver a RGT intervention in 15 children with spastic CP; 2) Collect outcome measures (including clinical, biomechanical, and muscle activity measures) at baseline and post-intervention; 3) Analyze the changes in response to the intervention in the outcome measures gathered in Aim 2; 4) Study the relationship between muscle synergies and the level of subjects’ responsiveness to the intervention. Methods: 15 children (8 females) with spastic CP, 13.6±3.42 (mean ± standard deviation) years old, and Gross Motor Function Classification Scale (GMFCS) Level I-IV were recruited in the study. Children underwent a 6 week-RGT intervention (3 sessions per week) and pre- and post-training assessments including the Gross Motor Function Measure (GMFM), the 6 minutes walking test (6 MWT) and 10 meters walking test (10 MWT), and an instrumented gait evaluation. The instrumented gait evaluation included the acquisition of biomechanical and electromyographic (EMG) data. The EMG data was analyzed to identify the muscle synergies associated with walking pre- and post-training. Results: Although, the group level analysis showed significant improvements in GMFM-88 E, GMFM-66 and 6MWT, each child improved in different outcomes: 8 children improved in GMFM Standing dimension, 11 in GMFM Walking dimension, 5 in gait velocity, 9 in gait endurance and 6 in the quality of the gait. We observed improvements across all GMFCS levels but we did not observe an association between motor gains and GMFCS level. Between 2 and 4 muscle synergies were sufficient to model the EMG activity of the muscles in each leg. The composition of the muscle synergies shows an increase in the presence/magnitude of aberrant elements and the temporal coefficients increase in variability and complexity with the GMFCS level. We captured changes in composition and temporal activation between pre- and post-RGT but no relationship between the clinical improvements and muscle synergies was found. Conclusions: The results show that all the subjects improved but there is a large variability in the way that they respond to RGT. That highlights the need to identify different outcome measures to properly evaluate the response to RGT in children with CP. Variability in response to RGT did not display any apparent relationship with the clinical characteristics or muscle synergies of the study participants observed at baseline. The presence and magnitude of aberrant elements and the complexity of the temporal activation of the muscle synergies could be used to derive biomarkers that enable motor phenotyping individuals and thus designing individualized interventions and to track longitudinally the response to RGT during long-term interventions.
- español
