Motorisierte Prothesen für Amputierte der unteren Extremitäten

ZIEL 1:

Für alle Studien werden die Teilnehmer das gleiche experimentelle Protokoll mit ihren passiven Prothesen und unserem leichten motorisierten Knie in Kombination mit motorisierten, semi-aktiven und passiven Knöcheln wiederholen. Die Untersucher werden auch einen Fragebogen auf Basis einer 5-Punkte-Likert-Skala verabreichen, um die Intuitivität, Sicherheit, körperliche Belastung und mentale Belastung für jede getestete Bedingung zu bewerten. Die Teilnehmer haben Zeit, sich in einer separaten Trainingseinheit mit dem Protokoll und der Prothese vertraut zu machen.

Teil 1: Gehaufwand auf ebenem und geneigtem Gelände. Die Studie bewertet den Gehaufwand, während die Teilnehmer auf einem instrumentierten Laufband in ihrer selbstgewählten komfortablen Geschwindigkeit gehen. Das primäre Ergebnis der ersten Studie ist der Aufwand des Stumpfes, gemessen durch das maximale Hüftbeugedrehmoment auf der Protheseseite. Sekundäre Ergebnisse umfassen den Aufwand des kontralateralen Beins, die Gang-Symmetrie und das Gleichgewicht. Das experimentelle Protokoll wird für verschiedene Neigungen (z.B. 0 %, +/-10 %) in separaten experimentellen Sitzungen wiederholt.

Teil 2: Fortbewegung auf Treppen. Die Studie analysiert Geschwindigkeit und Aufwand beim Treppenauf- und -abstieg. Die Teilnehmer bewegen sich auf einer instrumentierten Treppe mit sieben Stufen (vier instrumentiert). Das primäre Ergebnis für den Treppenaufstieg ist das Verhältnis zwischen Prothesenarbeit und Stumpfaufwand, während für den Treppenabstieg die Untersucher die Arbeit des gesunden Knies und Knöchels verwenden. Der Aufwand des Stumpfes, des kontralateralen Beins und des Oberkörpers (Handlaufkraft) sind die sekundären Ergebnisse, zusammen mit der subjektiven Präferenz.

Teil 3: Sitz-zu-Steh-Übergänge. Diese Studie bewertet die Biomechanik, während der Teilnehmer zwischen Sitzen und Stehen wechselt. Die Teilnehmer führen Sitz-zu-Steh- und Steh-zu-Sitz-Übergänge von einem Stuhl ohne Armlehnen in ihrem selbstgewählten Tempo durch. Die Untersucher bewerten die gesamte Biomechanik ähnlich wie in unseren früheren Sitz-zu-Steh- und Steh-zu-Sitz-Studien. Das primäre Ergebnis dieser Studie ist der Grad der Asymmetrie.

ZIEL 2:

Die Teilnehmer wiederholen die experimentellen Protokolle mit ihren verordneten Prothesen und unserer leichten motorisierten Prothese unter Verwendung von direkter elektromyografischer Steuerung und indirekter willentlicher Steuerung. Die Experimente werden in einem Bewegungserfassungslabor durchgeführt, um die gesamte Kinematik und Kinetik zu bewerten. Die Untersucher verabreichen auch einen Fragebogen auf Basis einer 5-Punkte-Likert-Skala, um die Intuitivität, Sicherheit, körperliche Belastung und mentale Belastung für jede getestete Bedingung zu bewerten. Die Teilnehmer haben Zeit, sich in speziellen Trainingseinheiten mit dem Protokoll und den Prothesensteuerungen vertraut zu machen.

Teil 1: Gehen auf Neigungen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Belastungsbedingungen. Diese Studie bewertet die Fähigkeit, bei verschiedenen Geschwindigkeiten auf Steigungen/Gefällen zu gehen, während Gegenstände getragen werden. Dazu gehen die Teilnehmer auf einem instrumentierten Laufband sowohl in ihrer selbstgewählten Geschwindigkeit als auch bei 130 % ihrer selbstgewählten Geschwindigkeit, mit und ohne das Halten einer 20-Pfund-Last in beiden Händen. Der Unterschied zwischen dem maximalen Hüftdrehmoment auf der gesunden und der Protheseseite wird als primäres Ergebnis verwendet. Sekundäre Ergebnisse umfassen Gang-Symmetrie, Gleichgewicht und subjektive Präferenz. In separaten Sitzungen wird das experimentelle Protokoll bei 10 % Steigung und 10 % Gefälle wiederholt.

Teil 2: Treppensteigen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Belastungsbedingungen. Diese Studie bewertet die Fähigkeit, Treppen unter verschiedenen Geschwindigkeiten und Belastungsbedingungen auf- und abzusteigen. Die Teilnehmer steigen eine instrumentierte Treppe in komfortabler und schneller selbstgewählter Geschwindigkeit hinauf. Die Teilnehmer steigen Treppen bei beiden Geschwindigkeiten mit und ohne einen 20-Pfund-Gegenstand in den Händen oder einem Rucksack. Der Unterschied zwischen dem maximalen Kniedrehmoment auf der gesunden und der Protheseseite wird als primäres Ergebnis verwendet. Sekundäre Ergebnisse umfassen den Aufwand des kontralateralen Beins, Gang-Symmetrie und Gleichgewicht.

Teil 3: Aufstehen, Hocken, Ausfallschritt und Knien. Diese Studie bewertet die Fähigkeit, unter verschiedenen Belastungsbedingungen aufzustehen, zu hocken und Ausfallschritte zu machen. Die Teilnehmer führen fünf Wiederholungen von Sitz-zu-Steh-Übergängen durch. Dann hocken, machen Ausfallschritte und knien sie fünfmal. Das primäre Ergebnis ist die Gewichtsbelastung der Prothese. Sekundäre Ergebnisse umfassen die Zeit bis zur Fertigstellung, Gelenkaufwand und subjektive Präferenz.

ZIEL 3:

Die Teilnehmer wiederholen die experimentellen Protokolle mit ihren verordneten Prothesen und unserer leichten motorisierten Prothese. Während spezieller Trainingseinheiten haben sie Zeit, sich mit dem Protokoll vertraut zu machen.

Teil 1: Fortbewegungsparcours. Die Teilnehmer führen zehn Durchläufe des Fortbewegungsparcours durch. Beginnend auf einem Stuhl, Aufstehen, Gehen zu einer 4-stufigen Treppe, Hinaufsteigen der Treppe zu einer erhöhten Plattform, Weitergehen auf der Plattform, Drehen, Herabsteigen einer Zwischenplattform über eine zweistufige Treppe, Herabsteigen einer Rampe, Gehen zum Stuhl und Abschluss durch Hinsetzen. Als nächstes werden zehn Durchläufe des umgekehrten Parcours absolviert, beginnend mit dem Sitzen auf dem Stuhl und endend mit dem Rampenaufstieg. Das primäre Ergebnis ist die durchschnittliche Zeit zur Absolvierung des Parcours. Sekundäre Ergebnisse sind die Gelenkkinematik während der Übergänge und die subjektive Präferenz.

Teil 2: Selbstgewählte Gehgeschwindigkeit. Die Teilnehmer führen den zeitgesteuerten 10-Meter-Gehtest auf einem selbstgesteuerten instrumentierten Laufband durch. Die Gehgeschwindigkeit ist das primäre Ergebnis. Sekundäre Ergebnisse umfassen die räumlich-zeitliche Gang-Symmetrie und subjektive Präferenz.

Teil 3: Amputee Mobility Predictor. Diese Studie zielt darauf ab, klinische Ergebnisparameter unter Verwendung des Amputee Mobility Predictor zu bewerten, einem zuverlässigen Leistungsmaß, das für Personen mit unterer Gliedmaßenamputation validiert ist, um Einschränkungen in der prothetischen Mobilität zu identifizieren und mehrere funktionelle Mobilitätsaufgaben zu messen, die bei täglichen Lebensaktivitäten benötigt werden.

Teil 4: Mobilität in der realen Welt. Diese Studie liefert eine quantitative Bewertung der Mobilität in komplexen häuslichen und Gemeinschaftsumgebungen. Dazu messen die Untersucher Leistung und Zufriedenheit, während die Teilnehmer übliche Aktivitäten des täglichen Lebens durchführen, einschließlich Hausarbeiten (Boden wischen, Betten machen, Kochen, Lebensmitteleinkauf) und Freizeitaktivitäten (mit dem Hund gehen, Spaziergang im Park, Gartenarbeit). Die subjektive Präferenz ist das primäre Ergebnis und wird durch die Verabreichung eines Fragebogens mit separaten Bewertungen für Intuitivität, Sicherheit, körperliche Belastung und mentale Belastung bewertet. Das sekundäre Ergebnis ist die Kinematik, die die Untersucher mit einem IMU-basierten Bewegungserfassungssystem bewerten.