Assisterende hofteeksoskeletonundersøgelse for slagtilfælde

En væsentlig udfordring i at opnå ambulation i lokalsamfundet med exoskeletter er at levere et adaptivt kontrolsystem til at udføre en bred vifte af lokomotoriske opgaver. Mange exoskeletoner udvikles i dag uden en detaljeret forståelse af enhedens effekt på det menneskelige bevægeapparat. Undersøgelsen er interesseret i at udforske spørgsmålet om, hvordan kontrolsystemet påvirker menneskets biomekanik, herunder kinematisk, kinetik og muskelaktiveringsmønstre. Ved at optimere exoskelet-controllere baseret på menneskelig biomekanik og tilpasse kontrol baseret på opgave, vil dette arbejde kunne give den største fordel for patienterne og fremme det avancerede med assisterende hofteeksoskeletter. En stor patientpopulation, der kunne drage fordel af hjælpeteknologi i underekstremiteterne, er slagtilfældeoverlevere, som er den specifikke befolkning, som dette forslag er rettet mod. Et almindeligt kendetegn for slagtilfældeoverlevere, som genvinder deres evne til at gå, er, at hoftemusklerne er overbelastet på grund af distal svaghed. Efterforskerne foreslår at bruge et drevet hofteeksoskelet til at forstærke deres proksimale muskulatur, som skal producere en betydelig effekt i de fleste bevægelsesaktiviteter såsom at stå op, gå og gå op ad trapper eller skråninger. Et andet biomekanisk aspekt af slagtilfældeoverlevere er en asymmetrisk gangart med hensyn til kinematik, kinetik og muskelaktiveringer. Forskningen vil undersøge, hvilken slags exoskelet-assistance, der er mest gavnlig for slagtilfælde-overlevere for at forbedre ambulation i lokalsamfundet. Hypotesen er, at da gangarten er asymmetrisk, skal controlleren være asymmetrisk for at give optimal assistance til at hjælpe med mobilitet. Det langsigtede forskningsmål er at skabe drevne hjælpemidler til eksoskeletoner, der er af stor værdi for personer med alvorlige handicap i underekstremiteterne ved at forbedre kliniske resultater såsom ganghastighed og ambulationsevne i lokalsamfundet. Det overordnede formål med det foreslåede projekt er at studere de biomekaniske virkninger af at bruge et hofteeksoskelet med adaptive controllere til at hjælpe slagtilfældeoverlevere med underekstremitetsmangel med at forbedre deres ambulationsevner i lokalsamfundet. Den centrale hypotese, der overordner begge mål, er, at exoskeletkontrol, der tilpasser sig miljømæssigt terræn, vil forbedre mobilitetsmålinger for menneskelige exoskeletbrugere på ambulationsopgaver i lokalsamfundet. Begrundelsen er, at da menneskets biomekanik ændrer sig baseret på opgave, skal exoskelet-controllere ligeledes optimere deres assistanceniveauer, så de matcher, hvad mennesket laver. Holdet har tidligere designet og i vid udstrækning testet et autonomt hofteeksoskelet hos raske personer på et løbebånd og planlægger at følge dette op med en separat undersøgelse af raske personer under overjordiske bevægelser af gang, trapper og ramper. Formålet med denne undersøgelse er at oversætte et autonomt robotisk hofteeksoskelet til at yde adaptiv assistance ved ambulation i lokalsamfundet for slagtilfældeoverlevere med bevægelseshæmning. Holdet vil analysere de biomekaniske effekter og kliniske fordele ved at bruge et autonomt hofteeksoskelet til en gangbesværet bruger (på grund af slagtilfælde). Den primære hypotese for dette mål er, at apopleksioverlevere vil øge deres mobilitet i lokale ambulationsopgaver ved hjælp af den adaptive kontrolramme. En sub-hypotese er, at apopleksioverlevere, der præsenterer med ensidig funktionsnedsættelse, vil have overlegne biomekaniske og kliniske resultater ved at bruge en controller med asymmetrisk assistance. Efterforskerne forventer, at en controller, der yder en større hjælp til den svækkede side, forbedrer den overordnede symmetri og hjælper den, der overlever slagtilfælde, med at opretholde et mere effektivt gangmønster for at hjælpe med at forbedre ganghastigheden (primært resultatmål). Det forventede resultat af disse mål vil være en øget forståelse af de biomekaniske og kliniske effekter ved anvendelse af hofteassistance med et roboteksoskelet i ambulationsopgaver i lokalsamfundet, såsom gang over jorden, ramper og trapper. Dette arbejde vil tjene som en grundlæggende start for en bredere planlagt undersøgelse af optimering af controllere for at forbedre biomekanik hos gangbesværede ved hjælp af drevne hofte autonome eksoskeletoner. Dette mål vil have en positiv indvirkning ved at hjælpe med at informere om design og kontrol af fremtidige eksoskelet til at hjælpe personer med handicap i underekstremiteterne, med specifik indsigt i slagtilfældeoverlevere med bevægelseshæmning.