Asistenční studie exoskeletu kyčle pro mrtvici

Jednou z významných výzev při dosahování komunitní ambulace s exoskeletony je poskytnutí adaptivního řídicího systému pro plnění široké škály lokomotorických úkolů. Mnoho exoskeletonů je dnes vyvinuto bez podrobného pochopení vlivu zařízení na lidský pohybový aparát. Studie se zajímá o zkoumání otázky, jak řídicí systém ovlivňuje lidskou biomechaniku včetně kinematiky, kinetiky a vzorců aktivace svalů. Optimalizací ovladačů exoskeletu založených na lidské biomechanice a přizpůsobením řízení na základě úlohy bude tato práce schopna poskytnout pacientům největší přínos a posouvat nejmodernější pomocné exoskelety kyčle. Velká populace pacientů, která by mohla mít prospěch z asistenční technologie pro dolní končetiny, jsou pacienti po cévní mozkové příhodě, což je specifická populace, na kterou se tento návrh zaměřuje. Jednou z běžných charakteristik pacientů, kteří přežili mrtvici, kteří znovu získají schopnost chodit, je přetížení kyčelních svalů v důsledku distální slabosti. Vyšetřovatelé navrhují použít poháněný exoskelet kyčelního kloubu k rozšíření jejich proximálního svalstva, které potřebuje produkovat významný výkon při většině pohybových aktivit, jako je vstávání, chůze a chození do schodů nebo svahů. Dalším biomechanickým aspektem pacientů, kteří přežili mrtvici, je asymetrická chůze z hlediska kinematiky, kinetiky a svalových aktivací. Výzkum prozkoumá, jaký druh pomoci exoskeletu je pro pacienty, kteří přežili mrtvici, nejpřínosnější pro zlepšení chůze v komunitě. Hypotéza je taková, že vzhledem k tomu, že chůze je asymetrická, ovladač bude muset být asymetrický, aby poskytoval optimální podporu pro podporu mobility. Dlouhodobým cílem výzkumu je vytvořit poháněná pomocná exoskeletonová zařízení, která mají velkou hodnotu pro jedince s vážným postižením dolních končetin zlepšením klinických výsledků, jako je rychlost chůze a schopnost chodit po komunitě. Celkovým cílem navrhovaného projektu je studovat biomechanické účinky používání exoskeletu kyčle s adaptivními ovladači pro pomoc pacientům po cévní mozkové příhodě s deficitem dolních končetin, aby se zlepšily jejich schopnosti chodit po komunitě. Ústřední hypotéza, která zastřešuje oba cíle, je, že řízení exoskeletu, které se přizpůsobí okolnímu terénu, zlepší metriky mobility pro uživatele lidského exoskeletu při úkolech spojených s chůzí v komunitě. Důvodem je to, že jelikož se lidská biomechanika mění na základě úkolu, kontroloři exoskeletu rovněž potřebují optimalizovat své úrovně pomoci, aby odpovídaly tomu, co člověk dělá. Tým již dříve navrhl a rozsáhle testoval autonomní exoskelet kyčelního kloubu u tělesně zdatných subjektů na běžícím pásu a plánuje na to navázat samostatnou studií na tělesně zdatných subjektech během nadzemní lokomoce chůze, schodů a ramp. Cílem této studie je přeložit autonomní robotický exoskelet kyčelního kloubu tak, aby poskytoval adaptivní pomoc při komunitní chůzi pro pacienty po cévní mozkové příhodě s poruchou mobility. Tým bude analyzovat biomechanické účinky a klinické přínosy s použitím autonomního exoskeletu kyčle pro uživatele s poruchou chůze (v důsledku mrtvice). Primární hypotézou pro tento cíl je, že pacienti, kteří přežili mrtvici, zvýší svou mobilitu v rámci úkolů spojených s ambulancí v komunitě pomocí adaptivního kontrolního rámce. Sub-hypotéza je, že pacienti, kteří přežili mrtvici a mají jednostranné poškození, budou mít lepší biomechanické a klinické výsledky s použitím ovladače s asymetrickou pomocí. Vyšetřovatelé očekávají, že ovladač, který poskytne větší pomoc postižené straně, zlepší celkovou symetrii a pomůže osobě, která přežila mrtvici, udržet si efektivnější vzorec chůze, což pomůže zlepšit rychlost chůze (primární výsledné měřítko). Očekávaným výsledkem těchto cílů bude lepší porozumění biomechanickým a klinickým účinkům při použití asistence kyčle s robotickým exoskeletem při úkolech spojených s chůzí v komunitě, jako je nadzemní chůze, rampy a schody. Tato práce poslouží jako základní začátek pro širší plánovanou studii optimalizace ovladačů pro zlepšení biomechaniky u osob s poruchou chůze pomocí poháněných autonomních exoskeletů kyčle. Tento cíl bude mít pozitivní dopad tím, že pomůže při navrhování a řízení budoucího exoskeletu pro pomoc jedincům s postižením dolních končetin, se specifickým pohledem na pacienty, kteří přežili mrtvici s poruchou pohyblivosti.