Effekter af ensidig robothjælp på kompensationsstrategier og muskelaktivitet under hemiparetisk gang

- Materialer: Efterforskerne har udviklet en knæ-ankel-fod-ortose (KAFO) sammensat af to led, der er tilpasset brugerens knæ og ankel. Længden af ​​dens stænger og placeringen af ​​dens seler kan skræddersyes til forskellige brugeres antropometri. Knæleddet aktiveres af en DC-børsteløs motor EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Schweiz) koblet med et harmonisk drev CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Transmissionsforholdet på 1:60 i dette system muliggør anvendelse af et gennemsnitligt drejningsmoment på 35Nm. Prototypens ankelled forbliver ikke-aktiveret og ubegrænset, hvilket muliggør dens frie bevægelse i det sagittale plan. Den samlede vægt af KAFO'en er omkring 4 kg.

Prototypen er udstyret med sensorer, der giver information om systemvariabler, der bruges til dens kontrol i realtid, såsom fleksionsvinklen af ​​robotleddet eller interaktionsmomentet mellem bruger og robot. Derudover måles brugerens gangkinematik ved hjælp af Inertial Measurement Units (IMU'er) og begge fødders kontakt med gulvet af Force Sensing Resistors (FSR'er).

Systemet bruger en adaptiv frekvensoscillator til at estimere den kontinuerte gangfase af det kontralaterale lem og hjælper synkront det paretiske ben ved at fremkalde et sundt gangmønster. Robottens handling afhænger af gangfasen af ​​det assisterede ben: under stillingsfasen forstærker robotten lemmen, så systemet bestående af benet og eksoskeletet kan belaste brugerens vægt og ikke kollapse, mens under svingfasen robotten styrer lemmens bevægelse i henhold til Assisted-As-Needed (AAN) paradigmet og skaber en krafttunnel rundt om den foreskrevne bane.

- Procedurer:

Den eksperimentelle protokol er opdelt i tre sessioner. Under dem alle vil patienten gå på et løbebånd kommanderet af fysioterapeuten, mens han har en sikkerhedssele på for at undgå fald, og mens han bærer det robotiske eksoskelet i det paretiske ben. Under den anden og tredje session vil elektromyografi også blive erhvervet ved at bruge overfladeelektroder (Trigno System, Delsys Inc.) og i henhold til SENIAM-retningslinjerne. Muskelaktiviteten af ​​Rectus Femoris, Biceps Femoris Long Head, Tibialis Anterior og Medial Gastrocnemius af begge ben vil blive målt ved hjælp af denne metode. Hver eksperimentel session beskrives herefter:

1. - Træningssession: Patienten vil bære roboteksoskeletet for at blive fortrolig med enhedens handling. Komfortable og maksimale hastigheder vil blive identificeret for hvert emne.
2. - Ramp Velocity Session: Sessionen vil blive opdelt i fem forsøg: (a) Før vil patienten ikke bære enheden; (b) Fri, patienten vil bære robotten, men den er mekanisk afkoblet, så den vil muliggøre den frie knæbevægelse; (c) Aktiv, robotten vil assistere gangarten indtil 75 % maksimal ganghastighed; (d) MaxActive, robotten vil assistere gangarten indtil maksimal ganghastighed; og (e) Post, vil patienten gentage prætilstanden. Hastigheden vil stige fra en behagelig hastighed til den maksimale og derefter vende tilbage til den komfortable.
3. - Random Velocity session: Sessionen vil blive opdelt i de samme forsøg som Ramp Velocity Sessionen.

Forskellen mellem RampVel og RandomVel sessioner vil være rækkefølgen af ​​ganghastigheder, hvormed patienten vil gå. Under RampVel vil fem hastighedstrin blive defineret fra komfortabel til maksimal hastighed med eller uden exo (afhængigt af forsøget) og kommer tilbage til komfortabel hastighed. Under RandomVel vil det samme hastighedsområde blive brugt, men definere fem trin i hele området og indstille dem i en tilfældig rækkefølge. I begge sessioner vil hvert ganghastighedstrin vare et minut, derfor vil alle forsøg vare fem minutter. Prøveversioner Gratis, Active og MaxActive vil også blive tilfældigt ordnet i hver session.

Mellem forsøgene vil patienterne hvile i 10 minutter for at undgå summeringseffekter. Hver session vil finde sted på forskellige dage, med 1 eller 2 dage imellem.

- Interventionsudbydere En fysioterapeut og en ingeniør vil være til stede under forsøgene. Den første vil være ansvarlig for at vurdere forsøgspersonernes basale gang og evaluere hans/hendes tilstand, mens hjælpen ydes. Teknikeren vil være ansvarlig for at administrere enheden og registrere dataene.

Begge forskere overvåger troskab til interventionen ved direkte supervision.

• Leveringsmåder Protokollen udleveres til én deltager ad gangen. Hver patient udfylder protokollen én gang.
• Placering Hospital Beata María Ana (Madrid, Spanien)
• Skræddersy og modifikationer Protokollen forbliver uændret på tværs af applikationer. Den eneste tilpasning til patienterne er valget af de komfortable og maksimale ganghastigheder til forsøgene.