เครื่องฝึกเดิน I-Walk สำหรับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง ฟื้นฟูสมรรถภาพการเดินได้ดีกว่ากายภาพบำบัดทั่วไปอย่างไร

โรคหลอดเลือดสมอง (stroke) เป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตและความบกพร่องต่าง ๆ รวมถึงความสามารถทางการเคลื่อนไหว ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองประมาณ 30% ไม่สามารถเดินได้อย่างอิสระ ระดับความสามารถในการเดินของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองโดยใช้ความเร็วในการเดินเป็นตัววัด แบ่งได้เป็น

• ผู้ป่วยที่เดินได้ช้ากว่า 0.4 เมตร/วินาที เป็นผู้ที่สามารถเดินได้เพียงในบ้าน (household ambulation)
• ผู้ป่วยที่มีความเร็วในการเดิน 0.4-0.8 เมตร/วินาที เป็นผู้ที่สามารถเดินในชุมชนได้ แต่ยังมีการจำกัดในบางกิจกรรม (limited community ambulation) เช่น การเดินข้ามถนน การเดินพร้อมกับผู้อื่น เป็นต้น
• ผู้ที่เดินได้เร็วกว่า 0.8 เมตร/วินาที เป็นผู้ที่สามารถทำกิจกรรมในชุมชนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (full community ambulation)

การเดินในชุมชน (community ambulation) เป็นความสามารถที่จำเป็นและสำคัญสำหรับผู้ป่วยในการทำกิจกรรมต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน ความเร็วในการเดิน (gait speed) เป็นตัวชี้วัดสำคัญของการเดินในชุมชน ความเร็วในการเดินที่ดีบ่งชี้ถึงการทำงานที่มีประสิทธิภาพและคุณภาพชีวิตที่ดี งานวิจัยก่อนหน้าจำนวนมาก พบว่า ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองที่มีความบกพร่องในการเคลื่อนไหวจะเดินได้ช้ากว่าและมีระยะทางในการเดินสั้นกว่าเมื่อเทียบกับคนสุขภาพดี นอกจากนี้ ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองระยะเรื้อรัง (chronic stroke) มากกว่าหรือเท่ากับ 6 เดือน ประมาณ 50% ที่อาศัยอยู่ในชุมชนมีภาวะอ่อนแรงครึ่งซีก (hemiparesis) ไม่ผ่านการทดสอบสมรรถภาพการเดินและสามารถเดินได้ระยะทางเพียงครึ่งเดียวจากที่คาดการณ์ไว้

วิธีการฟื้นฟูสมรรถภาพทางการเคลื่อนไหวมีมากมาย ตัวอย่างเช่น การฝึกเดินบนพื้นราบ (overground gait training) หรือกายภาพบำบัดทั่วไป (conventional physical therapy) การฝึกเดินขึ้นลงบันได (staircase gait training) และการฝึกเดินโดยใช้อุปกรณ์ช่วย (device-assisted gait training) เป็นต้น การฝึกเดินบนพื้นราบเป็นกระบวนการฝึกวิธีหนึ่งที่ใช้บ่อยที่สุดกับผู้ป่วยหลังเป็นโรคหลอดเลือดสมอง กล่าวได้ว่าเป็นรูปแบบการฝึกเดินที่นักกายภาพบำบัดแนะนำ ร่วมกับการออกกำลังกายที่เกี่ยวข้องโดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ช่วยเหลือที่มีเทคโนโลยีสูง ในขณะที่การฝึกเดินขึ้นลงบันไดใช้เพื่อเพิ่มความทนทานของหัวใจและหลอดเลือด (cardiovascular endurance) เหมาะสำหรับผู้ป่วยที่มีสมดุลการทรงตัวที่ดี ส่วนผู้ป่วยที่มีการทรงตัวไม่ดีจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ช่วย เช่น เข็มขัดพยุงน้ำหนักบางส่วน

การศึกษาก่อนหน้าจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า ผลของการฝึกเดินบนพื้นราบต่อการควบคุมการเคลื่อนไหว (motor function) ดีกว่าการฝึกเดินบนสายพานเลื่อน (treadmill training) ในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองระยะเรื้อรัง และอุปกรณ์ช่วยในการเดินสามารถช่วยฟื้นฟูการควบคุมการเคลื่อนไหวได้ นอกจากนี้ การฝึกฝนเพื่อเพิ่มความสามารถในการฟื้นตัวและปรับโครงสร้างของสมอง (neuroplasticity) ในผู้ป่วยภาวะอ่อนแรงครึ่งซีกหลังจากเกิดโรคหลอดเลือดสมอง ประกอบด้วยหลักการ 5 ข้อ ได้แก่ ความเฉพาะเจาะจง (specificity) การทำซ้ำ (repetition) ความเข้มข้น (intensity) เวลา (time) และความเด่นชัด (salience) ดังนั้นกระบวนการฝึกที่เหมาะสมที่สุดควรมีคุณสมบัติเหล่านี้

จากปัญหาความบกพร่องในการเดินของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง จึงนำมาสู่การศึกษาวิจัยเรื่อง “Gait Improvement in Chronic Stroke Survivors by Using an Innovative Gait Training Machine: A Randomized Controlled Trial” โดย พัชรี คุณค้ำชู ภูวรินทร์ นามแดง และ สมฤดี หาญมานพ จากภาควิชากายภาพบำบัด คณะสหเวชศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ผศ.ดร.บรรยงค์ รุ่งเรืองด้วยบุญ จากศูนย์ความเป็นเลิศทางวิชาการด้านการออกแบบและพัฒนาต้นแบบทางวิศวกรรมอย่างสร้างสรรค์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ผศ.ดร.กุลธิดา กล้ารอด ผศ.ดร.ศิริรัตน์ เกียรติกูลานุสรณ์ และ ผศ.นงนุช ล่วงพ้น จากสาขาวิชากายภาพบำบัด คณะสหเวชศาสตร์ มหาวิทยาบูรพา โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของนวัตกรรมเครื่องฝึกเดิน หรือ เครื่องไอ-วอล์ก (I-Walk) ต่อการควบคุมการเคลื่อนไหวและสมรรถภาพการเดินของผู้ป่วยที่อาศัยอยู่ในชุมชนซึ่งมีภาวะอ่อนแรงครึ่งซีกหลังจากเกิดโรคหลอดเลือดสมอง

ด้วยประเด็นการพัฒนานวัตกรรมเพื่อช่วยในการฟื้นฟูสมรรถภาพการเคลื่อนไหวของผู้ป่วยและส่งเสริมให้ผู้ป่วยมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น งานวิจัยดังกล่าวจึงสอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน จำนวน 2 เป้าหมาย คือ เป้าหมายที่ 3 สุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดี และเป้าหมายที่ 9 โครงสร้างพื้นฐาน นวัตกรรม และอุตสาหกรรม
เครื่อง I-Walk (ไอ-วอล์ก) ได้รับการออกแบบให้เป็นเครื่องมือเฉพาะสำหรับช่วยเดินและควบคุมรูปแบบการเดิน โดยสามารถปรับจำนวนก้าวเดินซ้ำได้ (0-120 ก้าว/นาที) แผ่นเกลียวสปริง (recoil spring plate) ที่ติดตั้งอยู่บริเวณฝ่าเท้าได้รับการออกแบบให้ต้านแรงจากพื้น ซึ่งช่วยในการเคลื่อนไหวของข้อเท้า (talocrural joint) คุณสมบัติของห่วงโซ่จลนศาสตร์แบบปิด (closed kinematic chain) ช่วยให้สะโพกและข้อเข่าเคลื่อนไหวไปด้วยกัน อุปกรณ์รองรับน้ำหนักสามารถปรับได้ตามน้ำหนักของผู้ใช้ แสดงดังภาพที่ 1

รูปแบบการศึกษาครั้งนี้เป็นการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุม (randomized controlled trial) กลุ่มตัวอย่างจำนวนทั้งสิ้น 30 คน เป็นผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองอายุระหว่าง 40-70 ปี เข้าร่วมโปรแกรมการฝึกเดินเพื่อฟื้นฟูสมรรถภาพการเคลื่อนไหวเป็นเวลา 8 สัปดาห์ โดยแบ่งกลุ่มผู้ป่วยด้วยวิธีการสุ่มเป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่มควบคุม (control group) จำนวน 15 คน และกลุ่มที่ใช้เครื่อง I-Walk ในการฝึกเดิน จำนวน 15 คน

สำหรับโปรแกรมการฝึกเดินในงานวิจัยนี้ ผู้ป่วยทุกคนจะได้รับการฝึกการเคลื่อนไหวรยางค์ส่วนบนและมือ (upper limb and hand movement) และการฝึกลุกขึ้นยืน (sit-to-stand training) เป็นเวลา 30 นาที แล้วตามด้วยการฝึกเดิน โดยกลุ่ม I-Walk จะได้รับการฝึกเดินด้วยเครื่องฝึกเดิน I-Walk กำหนดการเดินซ้ำ (gait repetition) 50 ก้าว/นาที เป็นเวลา 30 นาที ส่วนกลุ่มควบคุมจะได้รับการฝึกเดินบนพื้นราบหรือกายภาพบำบัดทั่วไป เป็นเวลา 30 นาทีเช่นเดียวกัน ความถี่ในการฝึก 3 วัน/สัปดาห์ เป็นระยะเวลาทั้งสิ้น 8 สัปดาห์

สำหรับการประเมินสมรรถภาพการเดินของผู้ป่วยจะใช้การทดสอบดังต่อไปนี้

• การทดสอบระยะทางในการเดิน 6 นาที (6-minute walk test หรือ 6MWT) เพื่อประเมินระยะทางในการเดิน (walking distances) และความทนทานของหัวใจและหลอดเลือด (cardiovascular endurance) โดยการนับระยะทางเดินบนพื้นเรียบแข็งที่บุคคลเดินได้ในระยะเวลา 6 นาที
• การทดสอบความเร็วในการเดินระยะทาง 10 เมตร (10-meter walk test หรือ 10MWT) เพื่อประเมินความเร็วในการเดิน (gait speed) โดยใช้โถงทางเดินในร่ม พื้นเรียบ ทางตรงยาว 20 เมตร ระยะ 5 เมตรแรกและระยะ 5 เมตรสุดท้าย ถือเป็นการเร่งและชะลอความเร็วในการเดิน จึงทำการบันทึกเวลาระหว่างระยะ 10 เมตรตรงกลาง ความเร็วในการเดินคำนวณจากระยะทางหารด้วยเวลา (m/s)
• การทดสอบความสามารถในการทรงตัว (Timed Up and Go test หรือ TUG) เพื่อประเมินความสามารถในการเคลื่อนไหว (functional mobility) และสมดุลการทรงตัว (dynamic balance) ขณะเดิน การทดสอบจะบันทึกเวลาที่ผู้เข้าร่วมใช้ในการทำการทดสอบอย่างต่อเนื่องจนเสร็จสิ้น ได้แก่ การลุกยืนขึ้นจากเก้าอี้ เดินไปข้างหน้า 3 เมตร หมุนตัวกลับ และเดินกลับมานั่งลงบนเก้าอี้
• แบบประเมิน Fugl–Meyer Assessment (FMA) เพื่อประเมินการทำงานของรยางค์ส่วนล่าง (lower limb functions) โดยทำการวัดที่ค่าตั้งต้นเดิม (baseline) สัปดาห์ที่ 2, 4, 6 และหลังสิ้นสุดการทดลอง

ผลการศึกษาพบประเด็นที่น่าสนใจ ดังนี้

• ผู้เข้าร่วมการวิจัยทั้งสองกลุ่มมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการเดินอย่างมีนัยสำคัญ โดยเริ่มมีความเร็วในการเดินเพิ่มขึ้นช่วงสัปดาห์ที่ 4 และที่สำคัญคือ กลุ่มที่ฝึกด้วยเครื่อง I-Walk มีค่าเฉลี่ยความเร็วในการเดินสูงกว่ากลุ่มควบคุมในช่วงสัปดาห์ที่ 6 และ 8 อย่างมีนัยสำคัญ อาจกล่าวได้ว่า การฝึกเดินด้วยเครื่อง I-Walk ช่วยเพิ่มความเร็วในการเดินได้มากกว่าการฝึกกายภาพบำบัดทั่วไป
• หลังการฝึกด้วยเครื่อง I-Walk ความเร็วในการเดินของผู้ป่วยเพิ่มขึ้นอยู่ในช่วง 0.48 ถึง 0.81 เมตร/วินาที ซึ่งช่วยให้ผู้ป่วยสามารถเดินได้ในชุมชนได้แต่ยังมีการจำกัดในบางกิจกรรม จนถึงสามารถเดินในชุมชนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• เครื่องฝึกเดิน I-Walk ช่วยเอื้อต่อการทำงานการเคลื่อนไหวแบบเคลื่อนที่ (locomotor function) ในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองระยะเรื้อรัง การฝึกการเคลื่อนไหวแบบเคลื่อนที่และการทำซ้ำที่เพิ่มขึ้นช่วยสอนให้ผู้ป่วยเรียนรู้และควบคุมการเคลื่อนไหวใหม่
• จำนวนการทำซ้ำและรูปแบบการเดินที่เหมาะสมอาจเป็นจุดสำคัญของการเปลี่ยนแปลงในการศึกษาครั้งนี้ เนื่องจากผู้เข้าร่วมวิจัยกลุ่ม I-Walk ทุกคนจำเป็นต้องเดินให้ได้ 1,500 ก้าวต่อครั้งการฝึก (50 ก้าว/นาที) โดยมีจังหวะการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและเหมาะสมระหว่างการฝึกเดิน ซึ่งการทำซ้ำในกลุ่มกายภาพบำบัดทั่วไปอาจไม่เพียงพอในการควบคุมการเคลื่อนไหวให้แม่นยำ
• อย่างไรก็ตาม ความสำคัญของการฝึกกายภาพบำบัดทั่วไป คือ การกระตุ้นประสาทรับสัมผัส (sensory stimulation) โดยนักกายภาพบำบัด การตอบสนองของผู้ป่วยและพิสัยการเคลื่อนไหว (range of motion) จากการกายภาพบำบัดทั่วไปนั้นได้รับการฟื้นฟูอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการบำบัดด้วยเครื่องมือ
• เครื่องฝึกเดิน I-Walk ช่วยให้ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองสามารถฝึกเดินด้วยตนเองในชุมชนได้ อุปกรณ์นี้ช่วยปรับปรุงโปรแกรมการฟื้นฟูสมรรถภาพและส่งเสริมความคืบหน้าในโปรแกรมการฝึกแก่นักกายภาพบำบัด นอกจากนี้ ยังสามารถกระตุ้นความมั่นใจของผู้ป่วยในการมีส่วนร่วมในกิจกรรมชุมชนและปรังปรุงคุณภาพชีวิต

อย่างไรก็ตาม เครื่องฝึกเดิน I-Walk นี้มีข้อจำกัดบางประการที่ควรพิจารณา ได้แก่

• อุปกรณ์นี้ไม่ได้ให้ประสบการณ์เกี่ยวกับความสามารถในการปรับตัวกับการเดินอย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเดินในชุมชน
• อาจเป็นเพียงวิธีการเริ่มต้นสำหรับการฝึกเดินอย่างเหมาะสมเท่านั้น จำเป็นต้องมีการฝึกเดินบนพื้นราบกับนักกายภาพบำบัดต่อไป

กล่าวโดยสรุป เครื่องฝึกเดิน I-Walk ช่วยเพิ่มความเร็วในการเดินของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองระยะเรื้องรังได้ แต่ลดพิสัยการเคลื่อนไหวลงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการฝึกกายภาพบำบัดทั่วไป เครื่อง I-Walk สามารถเพิ่มขีดความสามารถสูงสุดของผู้ป่วยสำหรับการเดินในชุมชนได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับเป็นแนวทางการฝึกขั้นแรกเท่านั้น กายภาพบำบัดทั่วไปในการฟื้นฟูสมรรถภาพการเดินอาจมีศักยภาพสูงกว่าการฝึกด้วยเครื่อง I-Walk และเพื่อปรับปรุงความบกพร่องของรยางค์ส่วนล่าง จำเป็นต้องพิจารณาถึงความเข้มข้นและระยะเวลาการฝึกที่นานขึ้นเพื่อนำไปใช้ให้เป็นผลสำเร็จกับผู้ป่วยในชุมชนต่อไป

งานวิจัยดังกล่าวจัดอยู่ในกลุ่มการวิจัยระดับแนวหน้าด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม เพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน ธีมสุขภาพและสุขภาวะที่ดีของคนทุกช่วงวัย

งานวิจัยดังกล่าวเกี่ยวข้องกับ
#SDG3 สุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดี
– (3.4) ลดการตายก่อนวัยอันควรจากโรคไม่ติดต่อให้ลดลงหนึ่งในสามผ่านทางการป้องกันและการรักษาโรคและสนับสนุนสุขภาพจิตและความเป็นอยู่ที่ดีภายในปี 2573
– (3.c) เพิ่มการใช้เงินที่เกี่ยวกับสุขภาพและการสรรหาการพัฒนา การฝึกฝนและการเก็บรักษากำลังคนด้านสุขภาพในประเทศกำลังพัฒนาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศพัฒนาน้อยที่สุดและรัฐกำลังพัฒนาที่เป็นเกาะขนาดเล็ก
#SDG9 โครงสร้างพื้นฐาน นวัตกรรม และอุตสาหกรรม
– (9.5) เพิ่มพูนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ยกระดับขีดความสามารถทางเทคโนโลยีของภาคอุตสาหกรรมในทุกประเทศ โดยเฉพาะในประเทศกำลังพัฒนา รวมถึงภายในปี 2573 ให้มีการส่งเสริมนวัตกรรมและให้เพิ่มจำนวนผู้ทำงานวิจัยและพัฒนา ต่อประชากร 1 ล้านคน และเพิ่มค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนาในภาครัฐและภาคเอกชน

รายการอ้างอิง
Kooncumchoo, P., Namdaeng, P., Hanmanop, S., Rungroungdouyboon, B., Klarod, K., Kiatkulanusorn, S., & Luangpon, N. (2021). Gait Improvement in Chronic Stroke Survivors by Using an Innovative Gait Training Machine: A Randomized Controlled Trial. International journal of environmental research and public health, 19(1), 224. https://doi.org/10.3390/ijerph19010224

ชื่อผู้วิจัย – สังกัด
พัชรี คุณค้ำชู^1,2, ภูวรินทร์ นามแดง¹, สมฤดี หาญมานพ¹, บรรยงค์ รุ่งเรืองด้วยบุญ^2,3, กุลธิดา กล้ารอด⁴, ศิริรัตน์ เกียรติกูลานุสรณ์⁴, และ นงนุช ล่วงพ้น^4
1 ภาควิชากายภาพบำบัด คณะสหเวชศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
² ศูนย์ความเป็นเลิศทางวิชาการด้านการออกแบบและพัฒนาต้นแบบทางวิศวกรรมอย่างสร้างสรรค์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
³ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
⁴ สาขาวิชากายภาพบำบัด คณะสหเวชศาสตร์ มหาวิทยาบูรพา

Research Brief แนะนำงานวิจัยเชิงลึกของนักวิจัยธรรมศาสตร์ที่สนับสนุนการขับเคลื่อน SDGs โดยกิจกรรมนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการสร้างเครือข่ายความร่วมมือด้านวิจัยแบบบูรณาการระดับแนวหน้า เพื่อขับเคลื่อนเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (TU-SDG Research Network)