Důkaz konceptu robotického exoskeletonu kolene u zdravých subjektů a pacientů s hemiparetiky během chůze.

- Stručný název: Důkaz konceptu unilaterálního robotického exoskeletu kolena a vyhodnocení jeho účinků na symetrii chůze.

- Materiály: Vyšetřovatelé vyvinuli ortézu Knee-Ankle-Foot (KAFO) složenou ze dvou kloubů zarovnaných s kolenem a kotníkem uživatele. Délku jeho tyčí a polohy jeho rovnátek lze přizpůsobit antropometrii různých uživatelů. Kolenní kloub je poháněn stejnosměrným bezkomutátorovým motorem EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Švýcarsko) spojeným s harmonickým pohonem CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Převodový poměr 1:60 tohoto systému umožňuje aplikaci středního točivého momentu 35 Nm. Hlezenní kloub prototypu zůstává neaktivovaný a neomezený, což umožňuje jeho volný pohyb v sagitální rovině. Celková hmotnost KAFO je cca 4kg.

Prototyp je vybaven senzory, které poskytují informace o systémových proměnných, které se používají pro jeho řízení v reálném čase, jako je úhel ohybu kloubu robota nebo moment interakce mezi uživatelem a robotem. Kromě toho je kinematika chůze uživatele měřena inerciálními měřicími jednotkami (IMU) a kontakt obou nohou s podlahou pomocí silových odporů (FSR).

Systém používá adaptivní frekvenční oscilátor k odhadu kontinuální fáze chůze kontralaterální končetiny a synchronně pomáhá paretické noze pomocí dvou různých kontrolních strategií: (1) replikace pohybu zdravé nohy (strategie echa) nebo (2) indukce zdravého vzor chůze na paretické noze (strategie vzoru). Činnost robota závisí na fázi chůze asistované nohy: během postoje robot posiluje končetinu, aby systém složený z nohy a exoskeletu mohl zatížit váhu uživatele a nezhroutil se, zatímco během fáze švihu robot vede pohyb končetiny podle paradigmatu Assisted-As-Needed (AAN) vytvářející silový tunel kolem předepsané trajektorie.

- Postupy: Subjekty byly instruovány, aby chodily na běžícím pásu konstantní rychlostí během pokusů trvajících 5 minut. Všechny subjekty provedly čtyři různé druhy pokusů: (1) NoExo: subjekty nosily pouze inerciální senzory a senzory tlaku stélky, aby získaly svůj bazální pohyb; (2) Volný: subjekty měly na sobě exoskelet, ačkoliv byl aktuátor mechanicky odpojen, takže umožňoval volný pohyb kolena; (3) Echo: zařízení poskytovalo asistenci při chůzi podle strategie Echo-control; a (4) Vzor: zařízení poskytovalo pomoc při chůzi podle strategie vzoru. Během zkoušek pacienti nosili bezpečnostní postroj, i když nenesl žádnou váhu. Před provedením pokusů byla rychlost chůze samy zvolena subjekty na pohodlnou úroveň. Subjekty odpočívaly mezi zkouškami alespoň pět minut, aby se vyhnuly adaptačním a učebním efektům od pokusu k pokusu.

Zdraví jedinci také provedli předchozí studii s proměnnou rychlostí chůze (VariableSpeed). Šli přes běžecký pás jako ve stavu NoExo, i když se rychlost chůze náhodně mění od 1 km/h do 3 km/h v krocích po 0,2 km/h po dobu nejméně 15 sekund.

- Poskytovatelé intervence Během zkoušek jsou přítomni fyzioterapeut a inženýr. První zodpovídá za posouzení bazální chůze subjektů a hodnocení jejich stavu během poskytování pomoci. Technik je zodpovědný za správu zařízení a záznam dat.

Oba výzkumníci sledují věrnost zásahu přímým dohledem.

• Způsoby doručení Protokol je poskytován vždy jednomu účastníkovi. Každý pacient vyplní protokol jednou.
• Umístění Nemocnice Beata María Ana (Madrid, Španělsko)
• Přizpůsobení a úpravy Protokol zůstává mezi aplikacemi nezměněn. Jediným přizpůsobením pacientům je volba pohodlné rychlosti chůze pro zkoušky.