Udvikling af en realtidscontroller til estimering af gangpræstation ved brug af en bilateral ankelskeletudvidelse
Controllerudvikling til at muliggøre individualiseret assistance i robotiske ankelskeletter
Systemet lærer, hvordan hver person bevæger sig, og ændrer automatisk mængden og timingen af assistance for at gøre gangen lettere og mere effektiv.
Ved at bruge information fra personen, der bærer enheden, kan exoskelettet hurtigt finde det passende støtteniveau.
Det langsigtede mål er at skabe personlig gangassistance, der kan hjælpe mennesker med bevægelsesbegrænsninger til at bevæge sig mere komfortabelt og med mindre indsats.
Studieoversigt
Status
Status
Betingelser
Betingelser
Intervention / Behandling
Intervention / Behandling
Detaljeret beskrivelse
Undersøgelsestype
Undersøgelsestype
Tilmelding (Anslået)
Tilmelding
Fase
Fase
- Ikke anvendelig
Kontakter og lokationer
Studiekontakt
Studiekontakt
- Navn: Farah Fallahtafi, PhD
- Telefonnummer: 4025543075
- E-mail: ffallahtafti@unomaha.edu
Studiesteder
-
-
Nebraska
-
Omaha, Nebraska, Forenede Stater, 68108
- Biomechanics Research Building, University of Nebraska at Omaha
-
-
Deltagelseskriterier
Berettigelseskriterier
Berettigelseskriterier
Aldre berettiget til at studere
- Voksen
Tager imod sunde frivillige
Beskrivelse
Inklusionskriterier:
- kan gå selvstændigt på et løbebånd i 10 minutter,
- fri for neurologiske, kardiovaskulære, pulmonale eller muskel-skeletale tilstande, der begrænser gang og motion,
- ingen aktuelle smerter eller skader i underkroppen,
- kan bære et eksoskelet og sikkerhedssele, kan give informeret samtykke
Eksklusionskriterier:
- tidligere neurologisk sygdom, der har påvirket gang eller balance,
- aktuel eller nylig muskel-skelet skade eller operation i underkroppen,
- kroniske smerter i underkroppen under gang,
- uførhed til at deltage i moderat intens motion,
- kræver hjælpemiddel til gang,
- eventuelle metaboliske eller systemiske sygdomme, der kan forværres af motion
Studieplan
Hvordan er undersøgelsen tilrettelagt?
Design detaljer
- Primært formål: Enhedens gennemførlighed
- Tildeling: N/A
- Interventionel model: Enkelt gruppeopgave
- Maskning: Ingen (Åben etiket)
Antal våben
Våben og indgreb
Deltagergruppe / ArmDeltagergruppe / Arm |
Intervention / BehandlingIntervention / Behandling |
|---|---|
|
Eksperimentel: Enarmet undersøgelse af en personlig styringsenhed til en robotiseret ankelskinne
Denne arm anvender et within-subject design med to metoder til at estimere den metaboliske omkostning versus guldstandarden for måling af metabolisk omkostning, hvor en enkelt deltager udsættes for to forskellige målinger.
Dette design muliggør en direkte sammenligning af effekterne af hver metode (dvs. estimering versus guldstandard) inden for samme individ, hvilket minimerer variation mellem forsøgspersoner og forbedrer den statistiske styrke af analysen.
|
Denne intervention anvender en robotisk ankelseksoskelet udstyret med en realtidsadaptiv controller, der justerer plantarflexionsmomentet baseret på hver deltagers gangmekanik.
I modsætning til standard eksoskeletcontrollere, der bruger faste eller forprogrammerede assistanceniveauer, anvender dette system human-in-the-loop-optimering til kontinuerligt at opdatere momentstørrelse og timing under gang på løbebånd.
Controlleren integrerer metaboliske estimater, kinematiske data og muskuloskeletmodellering for at identificere individualiserede assistancenønstre, der reducerer gangindsatsen og forbedrer muskelaktiveringseffektiviteten.
Deltagerne gennemfører flere gangforsøg, mens controlleren automatisk modificerer assistance for at bestemme de optimale personaliserede indstillinger.
|
Hvad måler undersøgelsen?
Primære resultatmål
Primære resultatmål
Resultatmål |
Foranstaltningsbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Vellykket realtidsbetjening af den robotiske ankelfodseksoskeletstyring
Tidsramme: gennem studiet, i gennemsnit 1 år
|
Enhedens anvendelighed vil blive evalueret ved den vellykkede realtidsdrift af den robotbaserede ankelskelet og den adaptive controller under gang på løbebånd.
Anvendelighed er defineret som controllerens evne til kontinuerligt at generere, opdatere og anvende assisterende drejningsmoment i realtid baseret på indkommende biomekaniske og fysiologiske data uden systemfejl, afbrydelse eller sikkerhedsrelateret afslutning. Vellykket drift vil blive bekræftet ved kontinuerlig controllerfunktion og synkroniseret dataindsamling på tværs af gangforsøg. |
gennem studiet, i gennemsnit 1 år
|
Sekundære resultatmål
Sekundære resultatmål
Resultatmål |
Foranstaltningsbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Netto stofskiftehastighed under eksoskeletstøttet gang målt ved indirekte kalorimetri
Tidsramme: gennem studiefærdiggørelsen, i gennemsnit 1 år
|
Netto iltforbrug (VO₂) og kuldioxidproduktion (VCO₂) vil blive målt under gang på løbebånd ved hjælp af indirekte kalorimetri (Cosmed K5, Cosmed USA Inc., Chicago, IL).
Stofskiftet vil blive beregnet ved hjælp af standardligninger under konstante gangforhold.
Målinger vil blive indsamlet med regelmæssige mellemrum for at karakterisere den metaboliske efterspørgsel under forskellige eksoskeletassistancetilpasninger.
|
gennem studiefærdiggørelsen, i gennemsnit 1 år
|
|
Estimerede metaboliske hastighed afledt fra ledrums-muskuloskelet modellering
Tidsramme: gennem hele studiet, i gennemsnit 1 år
|
Den estimerede stofskiftesats vil blive afledt fra ledrums muskuloskeletale modeller ved hjælp af kinematiske og kinetiske data indsamlet under gang på løbebånd.
Modelbaserede estimater vil blive beregnet på trin-for-trin basis for at give et indirekte estimat af stofskiftebehovet, der kan sammenlignes med direkte målinger fra indirekte kalorimetri.
|
gennem hele studiet, i gennemsnit 1 år
|
|
Estimeret Nedre-Ekstremitets Muskelaktivering Afledt Fra Ledrum-Muskuloskelet Modellering
Tidsramme: gennem hele studiet, i gennemsnit 1 år
|
Nedre ekstremitets muskels aktiveringsmønstre vil blive estimeret ved brug af led-rum muskel-skeletmodeller baseret på motion capture og jordreaktionskraftdata indsamlet under gang på løbebånd.
Estimerede muskelaktiveringsværdier vil blive beregnet på et skridt-for-skridt basis for at karakterisere neuromuskulær engagement under eksoskelet-assisteret gang. |
gennem hele studiet, i gennemsnit 1 år
|
|
Muskelaktivering i underkroppen målt ved overfladeelektromyografi under gang
Tidsramme: gennem hele studiet, i gennemsnit 1 år
|
Muskelaktivering af underkropsmuskler (f.eks. tibialis anterior, gastrocnemius medialis, gastrocnemius lateralis, soleus) vil blive målt under gang på løbebånd ved hjælp af overfladeelektromyografi (Delsys).
EMG-signaler vil blive indsamlet kontinuerligt og behandlet for at kvantificere muskelaktiveringsmønstre under exoskelet-assisteret gang.
|
gennem hele studiet, i gennemsnit 1 år
|
|
Under gangbåndsgangsforsøg udført ved et enkelt studiebesøg
Tidsramme: gennem studiet, i gennemsnit 1 år
|
Controllerparameterkonvergens vil blive vurderet under human-in-the-loop-optimeringstrials ved at evaluere ændringer i controllergain og timingparametre på tværs af successive gangsessioner.
Konvergens defineres som stabilisering af controllerparametre inden for et foruddefineret interval under optimeringsprocessen.
|
gennem studiet, i gennemsnit 1 år
|
Samarbejdspartnere og efterforskere
Sponsor
Sponsor
Samarbejdspartnere
Samarbejdspartnere
Efterforskere
Efterforskere
- Ledende efterforsker: Farah Fallahtafti, PhD, Department of Biomechanics, University of Nebraska at Omaha
Datoer for undersøgelser
Studer store datoer
Studiestart (Anslået)
Studiestart
Primær færdiggørelse (Anslået)
Primær færdiggørelse
Studieafslutning (Anslået)
Studieafslutning
Datoer for studieregistrering
Først indsendt
Først indsendt
Først indsendt, der opfyldte QC-kriterier
Først indsendt, der opfyldte QC-kriterier
Først opslået (Faktiske)
Først opslået
Opdateringer af undersøgelsesjournaler
Sidste opdatering sendt (Faktiske)
Sidste opdatering sendt
Sidste opdatering indsendt, der opfyldte kvalitetskontrolkriterier
Sidste opdatering indsendt, der opfyldte kvalitetskontrolkriterier
Sidst verificeret
Sidst verificeret
Mere information
Begreber relateret til denne undersøgelse
Nøgleord
Andre undersøgelses-id-numre
Andre undersøgelses-id-numre
- 0587-25-FB
- 55136 (Andet bevillings-/finansieringsnummer: Nebraska Research Initiative)
Plan for individuelle deltagerdata (IPD)
Planlægger du at dele individuelle deltagerdata (IPD)?
IPD-planbeskrivelse
Lægemiddel- og udstyrsoplysninger, undersøgelsesdokumenter
Studerer et amerikansk FDA-reguleret lægemiddelprodukt
Studerer et amerikansk FDA-reguleret enhedsprodukt
Disse oplysninger blev hentet direkte fra webstedet clinicaltrials.gov uden ændringer. Hvis du har nogen anmodninger om at ændre, fjerne eller opdatere dine undersøgelsesoplysninger, bedes du kontakte register@clinicaltrials.gov. Så snart en ændring er implementeret på clinicaltrials.gov, vil denne også blive opdateret automatisk på vores hjemmeside .