Interaktiv Exoskeleton Robot til at gå

Slagtilfælde er forårsaget af intrakraniel blødning eller trombose, som afbryder arteriel forsyning til hjernevæv og normalt beskadiger den motoriske vej i centralnervesystemet, der påvirker den ene side af kroppen. Reduceret nedadgående neural drift til den berørte side kan føre til hemiplegi, som i væsentlig grad påvirker aktiviteten i dagliglivet (ADL) for slagtilfældeoverlevere (Singam, Ytterberg, Tham & von Koch, 2015). Mens den motoriske svækkelse af overekstremiteterne kunne kompenseres ved at bruge den kontralaterale side til at samle op eller manipulere genstande, ville tabet af motorisk funktionalitet på underekstremiteterne væsentligt begrænse mobiliteten og kropsbalancen. Mange slagtilfældeoverlevere er afhængige af ganghjælpemidler eller manuel støtte fra omsorgspersoner til at stå og gå, ellers ville de have stor risiko for at falde med alvorlige konsekvenser (Tasseel-Ponche, Yelnik & Bonan, 2015).

Nylige undersøgelser tyder på, at patienter med slagtilfælde kunne genlære gangevnen ved at udvikle alternative neurale kredsløb gennem en langsigtet tilpasningsproces, kendt som neuroplasticitet. Højintensiv, repetitiv og opgavespecifik gangtræning er nøglen til at forbedre gangrestitution hos hemiplegiske slagtilfældepatienter (Kreisei, Hennerici & Bäzner, 2007; Kleim & Jones, 2008). Udviklingen af ​​robot-assisteret undereksoskelet-enheder har et stort klinisk potentiale inden for slagtilfælde-rehabilitering. Mange eksoskeletrobotter i underekstremiteterne er klinisk tilgængelige for ikke-ambulerende slagtilfældepatienter til at øve sig i at gå med passiv assistance på kropsvægtstøttet løbebåndstræning (BWSTT) (Morone, et al., 2017).

Eksisterende robot-assisteret gangtræning (RAGT) såsom Lokomat og elektromekanisk gangtræner giver automatisk, rytmisk og repetitiv drevet assistance til større underekstremitetsled ved hofter og knæ bilateralt (Poli, Morone, Rosati & Masiero, 2013). Storskala randomiserede kontrollerede undersøgelser (RCT) af disse RAGT i kombination med konventionelle terapier viser signifikant flere patienter med kronisk slagtilfælde forbedret funktionel gang-uafhængighed og ADL end ved at modtage konventionel terapi alene (Pohl, et al., 2007; Schwartz, et al., 2009 ; Hidler, et al., 2009; Mehrholz, et al., 2013). Hesse, Schmidt, Werner & Bardeleben (2003) foreslår dog, at integration af robotter i gangrehabilitering blot kunne være et hjælpeværktøj for terapeuter til at øge træningsintensiteten og sikkerheden uden at øge deres arbejdsbyrde. De fleste klinisk tilgængelige RAGT er bundet til løbebånd med passiv assistance (van Peppen, et al., 2004; Morone, et al., 2017), men forskning viser, at opgavevariationer og aktiv deltagelse i gangtræning kan forbedre fastholdelsen af ​​nyudlærte færdigheder og kunne fremme generalisering af træningseffekter (Salbach, et al., 2004; Kwon, Woo, Lee & Kim, 2015). Bærbar RAGT, der tillader aktiv gangtræning over jorden, ville være mere lovende, især for ambulante apopleksipatienter.

Robotassisteret ankelfodsortose (AFO) og knæstøtte er gode kandidater til bærbare eksoskeletanordninger til RAGT af hemiplegiske slagtilfældepatienter (Duerinck, et al., 2012; Zhang, Davies & Xie, 2013; Mehrholz, et al., 2017) . Konventionel AFO er hovedsageligt designet til behandling af abnormitet i fodfaldsgang med passiv støtte i ankeldorsalfleksion til fodfrihed i svingfasen og stødabsorbering ved belastningsrespons. Konventionel knæbøjle er hovedsageligt designet til kropsstøtte i standfasen. Integrationen af ​​robotassistance i det berørte ankel- og/eller knæled kunne give aktiv kraftassistance, der synkroniseres med patienters frivillige resterende ankel- og/eller knæbevægelse. Langsigtet aktiv kraftassistance kan stimulere oplevelsesdrevet gangrestitution eller udvikle kompenserende gangmønster for at lette gangarten (Kleim & Jones, 2008).

For at omsætte forskning i robotrehabilitering til klinisk anvendelse bør der udføres evidensbaseret klinisk forskning for at teste sikkerheden og effektiviteten af ​​de nye anordninger eller interventioner på patienter med slagtilfælde (Backus, Winchester & Tefertiller, 2010). Mange design af robot-assisteret AFO og knæbøjler er blevet foreslået af forskellige forskningsgrupper, men de fleste af dem rapporterede kun resultaterne af gennemførlighedstests, hovedsageligt på raske forsøgspersoner med små prøvestørrelser (Dollar & Herr, 2008; Shorter, et al. , 2013; Alam, Choudhury & Bin Mamat, 2014). Størstedelen af ​​tidligere undersøgelser bekymrede sig om de umiddelbare virkninger af at bære de robotstøttede AFO'er og knæbøjler under gang, men få undersøgelser undersøgte de langsigtede terapeutiske virkninger af at bære apparaterne for RAGT hos patienter med slagtilfælde (Lo, 2012). Især systematisk gennemgang af Mehrholz, et al. (2017) viser, at kun én RCT har evalueret effektiviteten af ​​ankeltræning ved hjælp af robot-assisteret AFO, men i siddende stilling, ingen RCT-evalueret gangtræning ved hjælp af robot-assisteret AFO på både overjordisk gang og trappeambulation.

I denne undersøgelse er Exoskeleton Ankel Robot og Knæ Robot blevet foreslået og evalueret som en robotassisteret AFO og knæstøtte til gangtræning af slagtilfældepatienter med abnormitet i fodfaldsgang. Klinisk anvendelse af robotassisteret AFO og knæstøtte på slagtilfældepatienter skal overvinde nogle vigtige udfordringer, såsom at reducere vægtbelastningen på benet og at opnå bærbarhed og tilpasningsevne til forskellige gangmiljøer. Exoskeleton ankelrobot og knæstøtte har til formål: (1) at give synkroniseret aktiv ankel- og/eller knækraftassistance for at lette gang, (2) at udvikle en nøjagtig og pålidelig metode til at klassificere brugerens hensigt til at gå i gang over jorden og ambulation ved trapper, (3) at levere træningsprotokol til RAGT af slagtilfældepatienter med abnormitet i gangfodsfald. Feasibility-testene og RCT af Exoskeleton Ankel Robot og Knæ Brace kunne validere den kliniske værdi af denne nye rehabiliteringsrobot og kunne potentielt etablere en ny intervention for gangrehabilitering for patienter med slagtilfælde.