Optimierung der Knöchel-Exoskelett-Unterstützung für das Gehen über die Lebensspanne

Ältere Erwachsene gehen mit höheren Stoffwechselraten als junge Erwachsene. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass die höheren Stoffwechselraten älterer Erwachsener mit den strukturellen Eigenschaften ihres Unterschenkelgewebes zusammenhängen. Die Sehnen des Beins älterer Erwachsener sind nachgiebiger als die junger Erwachsener. Dementsprechend dehnen sich die Beinsehnen älterer Erwachsener unter einer gegebenen Belastung, wie etwa beim Gehen und Laufen, mehr, was dazu führt, dass ihre Muskeln mit kürzeren, weniger optimalen Längen und höheren Aktivierungen als bei jungen Erwachsenen arbeiten. Die Verwendung kürzerer Muskellängen und mehr Muskelaktivierung bietet eine weniger wirtschaftliche Krafterzeugung. Daher versuchen die Forscher, die um den Knöchel wirkende passive Steifheit zu verändern, indem sie ein Knöchel-Exoskelett parallel zum Knöchel verwenden, wodurch es den Muskeln ermöglicht wird, bei relativ größeren Längen zu arbeiten. Im Allgemeinen erzeugen Muskeln eine sparsamere Kraft, wenn sie auf Betriebslängen sind, die größer sind als die, die beim normalen Gehen gezeigt werden. Durch das Anbringen eines Exoskeletts parallel zum Knöchel gehen die Forscher davon aus, dass ältere Erwachsene mit längeren Plantarflexormuskeln gehen, wodurch ihre Muskelaktivierung verringert wird und folglich die Stoffwechselrate des gesamten Körpers während des Gehens reduziert wird.

In dieser Studie lassen die Forscher junge und ältere Erwachsene isolierte Wadenmuskelkontraktionen durchführen, während die Forscher das Verhalten ihrer Beinmuskeln und Sehnen mit einer nicht-invasiven Ultraschallsonde erfassen, die bündig auf der Haut des Teilnehmers sitzt. Die Ermittler lassen die Teilnehmer auch auf einem Laufband laufen, wobei das Knöchel-Exoskelett auf mehrere Unterstützungswerte eingestellt ist. Während dieser Studien werden die Forscher viele physiologische und biomechanische Messungen vornehmen, um zu beurteilen, warum das optimale Knöchel-Exoskelett-Profil die Stoffwechselkosten des Gehens bei jungen und älteren Erwachsenen minimiert.