RESEARCH DESCRIPTION

Project Name: การพัฒนาอุปกรณ์พยุงข้อเข่าไฟฟ้าสำหรับผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีก (The development of a knee electro-orthosis for patients with hemiplegia)

Researcher: Jonjin Ratanapinunchai

Organization:Associated Medical Sciences/Physical Therapy

Time:1 October 2007 - 30 September 2008

RESEARCHER

  1. Jonjin Ratanapinunchai (Head of project)

BUDGET

  1. BioMedical Engineering Center 85,000 Baht

ABSTRACT

ที่มา อุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้า (KEO) เป็นเครื่องมือใหม่ในการรักษาผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีกทางกายภาพบำบัดในประเทศไทยและยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับเทคนิคการรักษาด้วยอุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้ามาก่อน วัตถุประสงค์ วัตถุประสงค์ของการศึกษาเพื่อพัฒนาอุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้าอย่างง่ายสำหรับผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีกและเปรียบเทียบค่าตัวแปรในการเดินและมุมข้อเข่าในสามเงื่อนไขคือ 1) การเดินโดยไม่ใช้อุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้า 2) การเดินโดยใช้อุปกรณ์พยุงข้อเข่าอย่างเดียว (KO) 3) การเดินโดยใช้อุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้า  วิธีการศึกษา อุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้าพัฒนาขึ้นจากความรู้พื้นฐานของการวิเคราะห์การเดินในผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีก โดยมีนักวิศวกรไฟฟ้าและนักกายอุปกรณ์เป็นผู้ผลิตขึ้น อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าแบบ 1 ช่องสัญญาณ  เครื่องพยุงข้อเข่าแบบมีจุดหมุนอยู่ด้านหลังแนวข้อเข่า (offset knee orthosis) และอุปกรณ์ควบคุมการเปิด/ปิดเครื่องกระตุ้นไฟฟ้า โดยเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าจะถูกควบคุมให้เกิดการกระตุ้นกล้ามเนื้อที่ทำหน้าที่เหยียดเข่า (quadriceps) ในขณะเดิน   ผู้เข้าร่วมการวิจัยแบ่งเป็น 2 กลุ่มได้แก่ กลุ่มที่มีแนวการวางตัวของข้อเข่าปกติขณะเดิน 8 คน และกลุ่มที่มีภาวะข้อเข่าแอ่นในช่วงที่มีการลงน้ำหนัก 5 คน   แบบแผนการวิจัยเป็นแบบการวัดซ้ำและใช้กลุ่มตัวอย่างเดียวกัน ลำดับเงื่อนไขของการทดสอบถูกสุ่มสำหรับผู้เข้าร่วมการวิจัยแต่ละคน การกระตุ้นไฟฟ้าทำโดยวางขั้วลบบริเวณที่มีความไวต่อการกระตุ้นสูง (motor point) ของกล้ามเนื้อ rectus femoris   และขั้วบวกที่กล้ามเนื้อ vastus medialis  ตัวแปรหลักที่ศึกษา ตัวแปรของการเดิน (ความเร็ว จำนวนก้าว ความยาวของการก้าว เวลาในการก้าวขาและเวลาในการยืนรับน้ำหนักของขา) และมุมข้อเข่าในช่วงกลางของการยืนรับน้ำหนัก  ผู้เข้าร่วมการวิจัยต้องฝึกเดินในแต่ละเงื่อนไขของการทดสอบจนเกิดความคุ้นเคยกับอุปกรณ์ก่อนทำการเก็บข้อมูล  ผลการศึกษา ในกลุ่มผู้เข้าร่วมการวิจัยที่มีแนวการวางตัวของข้อเข่าปกติ ความเร็วในการเดิน จำนวนก้าว เวลาในการก้าวของขาข้างอ่อนแรงและเวลาในการยืนรับน้ำหนักของขาข้างปกติ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p=0.025, p=0.017, p=0.012, และ p=0.036) เมื่อผู้เข้าร่วมการวิจัยเดินด้วยอุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้า แต่ไม่พบความแตกต่างของความยาวของการก้าวเมื่อเทียบกับการเดินในอีกสองเงื่อนไข   ตรงข้ามกับกลุ่มผู้เข้าร่วมการวิจัยที่มีภาวะข้อเข่าแอ่น ที่ไม่พบความแตกต่างในตัวแปรที่ศึกษาทั้งหมดเมื่อผู้เข้าร่วมการวิจัยเดินด้วยอุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้า สรุป อุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นสามารถเพิ่มค่าของตัวแปรของการเดินได้ทันทีในผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีกที่มีแนวการวางตัวของข้อเข่าปกติขณะเดิน ถือเป็นการศึกษาแรกที่มีการรายงานเกี่ยวกับการใช้อุปกรณ์พยุงข้อเข่าร่วมกับการกระตุ้นไฟฟ้าสำหรับผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีกในประเทศไทย โดยควรมีการศึกษาผลของการรักษาในระยะยาวด้วยอุปกรณ์ชิ้นนี้ต่อตัวแปรต่างๆ ในการเดินของผู้ป่วยอัมพาตครึ่งซีกต่อไป

Background: The knee electro-orthosis (KEO) is a new piece of device in the physical therapy field in Thailand.  No evidence of a KEO treatment technique for patients with hemiplegia in Thailand.  Thereof are critical reasons for introducing this therapeutic approach to patients with hemiplegia.  Purposes: The purposes of this study were to develop a simple KEO for patients with hemiplegia and to compare selected gait parameters and the knee angle in three conditions:  a) walking without the KEO  b) walking only with the knee orthosis (KO)  c) walking with the KEO.  Methods: The proposed KEO was developed based upon the knowledge of gait analysis in patients with hemiplegia by the electrical engineer and the orthotist.  The KEO consisted of a single-channel electrical stimulator, an offset knee orthosis, and a switch sensor.  The stimulator is triggered by the switch sensor to stimulate the quadriceps muscles during the stance phase.  Participants were divided into two subgroups; the normal knee alignment group (n=8) and the knee hyperextension group (n=5).  The within-subject repeated measures design was used in the study.  The order of testing conditions was randomly assigned for each participant.  A negative electrode was placed at the motor point of the rectus femoris and a positive electrode was placed at the vastus medialis in the KEO condition.  Participants were allowed to practice walking until they were familiar with the device and the setting in each condition.  Main Outcome Measures: Gait parameters (velocity, cadence, step length, swing time, and stance time) and the knee angle at the mid stance were recorded.  Results: In the normal knee alignments group, it was revealed that the walking velocity, cadence, swing time of the affected side, and stance time of the unaffected side were significantly different (p=0.025, p=0.017, p=0.012, and p=0.036) when the participants walked with the KEO compared with the other two conditions.  There was no significant difference in the step length.  On the other hand, there was no significant difference in all parameters of the knee hyperextension group when the participants walked with the KEO compared with the other two conditions.  Conclusions: The developed KEO was immediately increased the gait parameters of patients with hemiplegia who had normal knee alignment during stance phase.  To our knowledge, this is the first report on the KEO used for individuals with hemiplegia in Thailand.  The long term effects of this equipment on the gait of patients with hemiplegia require further study.