脊髄損傷者の24週間のリハビリテーション期間中にロボットによる運動トレーニングが心血管の変化をもたらす。無作為化制御パイロット試験

Robotic Locomotor Training Leads to Cardiovascular Changes in Individuals With Incomplete Spinal Cord Injury Over a 24-Week Rehabilitation Period: A Randomized Controlled Pilot Study.

抄録

目的:

脊髄損傷者において、ロボットを用いた運動トレーニング（RLT）および活動ベースのトレーニング（ABT）が、さまざまな生理的体位における心血管指標に及ぼす影響を検討する。

OBJECTIVE: To describe the effect of robotic locomotor training (RLT) and activity-based training (ABT) on cardiovascular indices during various physiological positions in individuals with spinal cord injury.

デザイン:

無作為化比較試験

DESIGN: Randomized controlled pilot study.

設定:

SETTING: Private practice: Therapy & Beyond Centre - Walking with Brandon Foundation, Sports Science Institute of South Africa, Cape Town, South Africa.

参加者:

南アフリカ共和国西ケープ州に居住する慢性外傷性不完全四肢麻痺の参加者（N=16）。

PARTICIPANTS: Participants with chronic traumatic motor incomplete tetraplegia (N=16) who resided in the Western Cape, South Africa.

介入方法:

ロボットを用いた運動トレーニング（Ekso GT）とアクティビティベースのトレーニングを24週間にわたって実施した。

INTERVENTION: Robotic locomotor training (Ekso GT) and activity-based training over a 24-week intervention.

主要評価項目:

4つの体位における上腕・足首の血圧，心拍数，心拍変動，心血管効率。

MAIN OUTCOME MEASURES: Brachial and ankle blood pressure, heart rate, heart rate variability, and cardiovascular efficiency during 4 physiological positions.

結果:

安静時の収縮期および拡張期血圧、足関節収縮期血圧、足関節上腕血圧指数、心拍変動には、群間および経時的な差は見られなかった。24週目の立位心拍数は、ABT群（95.58±12.61拍/分）がRLT群（75.14±14.96拍/分）に比べて有意に高かった（P=.05）。RLT群では、介入期間中、心拍変動（標準偏差R-R間隔および連続差の二乗平均平方根）は、立位と6分間歩行試験の体位間で有意な変化は認められなかった。RLT群の6分間歩行試験における心血管効率は、ベースライン時の11.1±2.6から6週間後には7.5±2.8拍/メートル歩行に改善し、6週間から24週間まで維持された。

RESULTS: No differences between groups or over time were evident in resting systolic and diastolic blood pressure, ankle systolic pressure, ankle brachial pressure index, and heart rate variability. Standing heart rate at 24 weeks was significantly higher in the ABT group (95.58±12.61 beats/min) compared with the RLT group (75.14±14.96 beats/min) (P=.05). In the RLT group, no significant changes in heart rate variability (standard deviation R-R interval and root mean square of successive differences) was found between the standing and 6-minute walk test physiological positions throughout the intervention. Cardiovascular efficiency in the RLT group during the 6-minute walk test improved from 11.1±2.6 at baseline to 7.5±2.8 beats per meter walked at 6 weeks and was maintained from 6 to 24 weeks.

結論:

このパイロット試験で見られた大きな効果サイズとグループ間の有意な差は、RLTとABTが心血管指標の変化に対して、リハビリテーションの6週間という早い時期から24週間までの間に臨床的に有効であることを支持した。RLTはABTよりも起立性ストレスに対する心臓反応を改善する効果が高いと考えられる。心拍変動の指標に基づいて、起立の刺激は副交感神経系に対してRLTと同等の効果がある。外骨格歩行の心血管効率は、特に最初の6週間で改善した。RLTとABTの介入は、いずれも上腕血圧と足首血圧への効果は限定的であった。これらの知見をさらに検討するためには、より大きなサンプルサイズの無作為化比較試験が必要である。

CONCLUSIONS: Large effect sizes and significant differences between groups found in this pilot study support the clinical effectiveness of RLT and ABT for changing cardiovascular indices as early as 6 weeks and up to 24 weeks of rehabilitation. RLT may be more effective than ABT in improving cardiac responses to orthostatic stress. Based on heart rate variability metrics, the stimulus of standing has comparable effects to RLT on the parasympathetic nervous system. Cardiovascular efficiency of exoskeleton walking improved, particularly over the first 6 weeks. Both the RLT and ABT interventions were limited in their effect on brachial and ankle blood pressure. A randomized controlled trial with a larger sample size is warranted to further examine these findings.