Estudio de prótesis de rodilla activa para la mejora de la locomoción en amputados por encima de la rodilla

Se reclutarán participantes sanos con amputaciones por encima de la rodilla. Los participantes cumplirán con los siguientes criterios de elegibilidad. Tendrán experiencia en deambulación con prótesis, con una capacidad de deambulación de al menos un nivel K3 (es decir, tener la capacidad o el potencial para deambular con cadencia variable). Además, los participantes amputados estarán sanos en general y no tendrán otros problemas musculoesqueléticos ni trastornos cardiovasculares, pulmonares o neurológicos conocidos.

El objetivo de la investigación es evaluar la eficacia de una prótesis de rodilla activa que está diseñada para aumentar la simetría de la marcha, la velocidad y reducir las demandas de energía metabólica durante la marcha.

Para cada participante amputado, un estudio completo incluirá tres sesiones experimentales separadas realizadas en tres lugares diferentes. Estas ubicaciones son: The Biomechatronics Group, MIT Media Laboratory; la sala Holodeck en CSAIL en el MIT; y la pista cubierta en el Johnson Athletic Center del MIT. El tiempo entre sesiones experimentales será de aproximadamente una a dos semanas y el tiempo de duración de cada sesión será de dos a tres horas. Para cada sesión, se le pedirá a un participante del estudio amputado que camine a pasos lentos, normales y rápidos para dos condiciones diferentes. Las condiciones experimentales son:

1. Usando una prótesis de rodilla disponible comercialmente asignada (p. Pierna C de Otto Bock u Ossur Rheo)
2. Uso de la prótesis de rodilla activa

En la primera sesión, cada participante amputado visitará el Grupo de Biomecatrónica en el Laboratorio de Medios del MIT. El objetivo principal de esta sesión es evaluar cualitativamente el grado en que la prótesis activa puede mejorar la marcha del amputado. Los datos morfológicos (por ejemplo, altura, peso, longitud y circunferencia de las extremidades) del participante se registrarán mediante el formulario de recogida de datos biomecánicos. Estos datos se utilizarán durante el análisis de los datos recopilados durante las sesiones de investigación de la marcha.

Se le pedirá a cada participante que camine a lo largo de una pasarela nivelada de 30 pies en el Grupo de Biomecatrónica. Durante la sesión, se le pedirá a cada participante que camine a paso lento, normal y rápido para cada una de las dos condiciones de marcha. Para cada condición y velocidad, se realizarán aproximadamente 10-15 intentos. Se utilizarán barras paralelas para evitar lesiones al sujeto si pierde el equilibrio y se cae. También se utilizará un arnés de seguridad sujeto al techo si el sujeto lo solicita. Además, un miembro del personal del laboratorio también acompañará al participante del estudio para sujetarlo en caso de caída, si es necesario. El participante puede pedir descansar o dar por terminada su participación en el estudio en cualquier momento.

Cada participante caminará sobre la plataforma de 60 a 90 veces durante toda la primera sesión, que debería durar aproximadamente 2 horas. Al usar la prótesis activa con el programa de caminata, nuestros investigadores ajustarán los parámetros del programa de caminata al patrón de marcha del propio participante. Los parámetros utilizados para ajustar el programa de caminata se registrarán para su uso en las Sesiones 2 y 3.

En la segunda sesión, los participantes del estudio de amputados visitarán la sala Holodeck en CSAIL en el MIT (Rm 33-339), que ha instalado el sistema de captura de movimiento para medir el movimiento humano. El objetivo principal de esta sesión es recopilar el estado de la rodilla, el torque y la potencia de los amputados que caminan a velocidades lentas, moderadas y rápidas. Estos datos de prótesis de rodilla activa se compararán luego con los comportamientos de prótesis de rodilla convencionales medidos a las mismas tres velocidades.

Se le pedirá a cada participante que camine a lo largo de una pasarela nivelada de 30 pies en la sala Holodeck en CSAIL en el MIT. Antes de realizar los experimentos, uno de los investigadores colocará marcadores reflectantes en la piel del participante con cinta adhesiva en puntos específicos sobre las articulaciones de su cuerpo. Estos marcadores especiales luego son vistos por las cámaras en la habitación (ver Instrumentos de recolección de datos). Durante la sesión, se le pedirá a cada participante que camine a paso lento, normal y rápido para cada una de las dos condiciones de marcha. Para cada condición y velocidad, se realizarán aproximadamente 10-15 intentos. Los datos de movimiento se recopilan de las cámaras en la habitación y de las placas de fuerza que se colocan en la pasarela. Como el dispositivo se ha configurado en la primera sesión, dos miembros del personal del laboratorio caminarán a cada lado del participante durante todo el experimento. La segunda sesión debe durar entre 2 y 3 horas.

En la tercera sesión, se programará que cada participante con amputación transfemoral visite la pista cubierta del Johnson Athletic Center en el MIT, que se encuentra en el segundo piso del Athletic Center. El propósito principal de esta sesión es probar si la prótesis de rodilla activa, de hecho, reduce el costo metabólico de la marcha de los amputados.

Durante la sesión, se le pedirá a cada participante que use una máscara de consumo de oxígeno (VO2) de Cosmed que medirá la tasa metabólica. Dos miembros del personal del laboratorio caminarán a cada lado del participante durante todo el experimento. El procedimiento para el experimento será el siguiente:

Se le pedirá al participante que use el sistema VO2 y primero camine durante 8 minutos en la pista con una prótesis por encima de la rodilla asignada comercialmente disponible (Otto Bock C-Leg u Ossur Rheo) para establecer una tasa metabólica de control. Después de descansar durante 8 minutos, usará la prótesis activa y se acostumbrará al dispositivo caminando durante 5 minutos. Luego caminará sobre la pista durante 8 minutos mientras medimos su tasa metabólica con el dispositivo. El participante luego descansará por otros 8 minutos. Este protocolo se repetirá dos veces más y el experimento completo durará aproximadamente 3 horas. A lo largo del estudio, cada participante será grabado en video y fotografiado para documentar el efecto de la prótesis al caminar.