Effekt af FES-interventioner på gangdynamik i slagtilfældepopulation

Hemiplegi med tilhørende faldfod forekommer hos 50 % af de, der overlever slagtilfælde, og forringer ofte en persons evne til at gå. Funktionel elektrisk stimulering (FES)-baserede neuroproteser er blevet udviklet til at korrigere fodfald. Effektiviteten af ​​disse enheder blev oprindeligt undersøgt af Liberson el al. som demonstrerede, at elektriske stimulationer kunne hjælpe med at genoprette funktionelle bevægelser i lammede lemmer. Ud over hjælp til fodfald har disse enheder vist betydelige forbedringer i biomekaniske variabler såsom ganghastighed, distance, skridtlængde og fysiologiske omkostninger for personer med slagtilfælde. For udførligt at forstå effekten af ​​elektriske stimulationer på gangrestitution er det afgørende at analysere de dynamiske aspekter af gangart og måle gangvariabiliteten under den funktionelle elektriske stimulationsintervention. I den foreslåede undersøgelse vil vi bestemme 'gangesymmetrien' af FES-assisteret gang ved hjælp af bilaterale cyklogrammer af ankel og knæ over en periode på 6 måneder. Denne nye tilgang vil tage højde for dynamikken og kompleksiteten af ​​balancen ved at måle leddenes afvigelser fra en symmetrilinje ved hvert tilfælde af gangcyklus og vil give et bedre mål for gangsymmetri. Anvendelse af dette resultatmål vil give os mulighed for at forstå rollen af ​​elektrisk stimulation ved ankel, og hvordan denne effekt bliver oversat til knæ- og hofteled under gang. Ændringerne i overfladeelektromyogrammer (EMG'er) af selektive muskelgrupper vil demonstrere, hvordan FES kan bidrage til muskelgenoptræning efter slagtilfælde. Vi vil bruge avancerede signalbehandlingsalgoritmer til at fjerne FES-artefakter fra EMG-signalet for at analysere overførselseffekten af ​​FES-interventionen. Endelig vil vi anvende Principal Component Analysis (PCA) - en avanceret dataminingteknik til at spore og kvantificere den overordnede gangrestitutionsproces for personer med slagtilfælde ved hjælp af mønsterklassificeringsalgoritmer. Gangsymmetrimålet og EMG'erne vil blive statistisk klassificeret for at se deres klare adskillelse ved baseline og 6 måneders intervaller. Denne klassifikation vil give os mulighed for at identificere de personer, der var mest lydhøre over for interventionen. Disse oplysninger er kritiske og vil give forskere og klinikere mulighed for at omlægge strategien for rehabiliteringsprocessen. En sådan videnskabelig evaluering vil danne grundlag for yderligere udvikling og implementering af FES-enheder eller -teknologier, og dermed understøtte NINDS' grundlæggende mål om at omsætte grundlæggende og kliniske opdagelser til bedre måder at behandle neurologiske lidelser på.