Estudio de asistencia del exoesqueleto de cadera para accidentes cerebrovasculares

Un desafío importante para lograr la deambulación comunitaria con exoesqueletos es proporcionar un sistema de control adaptativo para realizar una amplia variedad de tareas locomotoras. Muchos exoesqueletos de hoy se desarrollan sin una comprensión detallada del efecto del dispositivo en el sistema musculoesquelético humano. El estudio está interesado en explorar la cuestión de cómo el sistema de control afecta la biomecánica humana, incluidos los patrones cinemáticos, cinéticos y de activación muscular. Al optimizar los controladores de exoesqueleto basados ​​en la biomecánica humana y adaptar el control según la tarea, este trabajo podrá brindar el mayor beneficio a los pacientes y avanzar en el estado del arte con exoesqueletos de cadera de asistencia. Una gran población de pacientes que podría beneficiarse de la tecnología de asistencia para las extremidades inferiores son los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares, que es la población específica a la que se dirige esta propuesta. Una característica común de los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares que recuperan la capacidad de caminar es que los músculos de la cadera están sobrecargados debido a la debilidad distal. Los investigadores proponen usar un exoesqueleto de cadera motorizado para aumentar su musculatura proximal, que necesita producir una potencia significativa en la mayoría de las actividades de locomoción, como ponerse de pie, caminar y subir escaleras o pendientes. Otro aspecto biomecánico de los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares es una marcha asimétrica en términos de cinemática, cinética y activaciones musculares. La investigación examinará qué tipo de asistencia del exoesqueleto es más beneficiosa para los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares para mejorar la deambulación comunitaria. La hipótesis es que dado que la marcha es asimétrica, el controlador deberá ser asimétrico para brindar una asistencia óptima para ayudar en la movilidad. El objetivo de la investigación a largo plazo es crear dispositivos de exoesqueletos de asistencia motorizados que sean de gran valor para las personas con discapacidades graves de las extremidades inferiores al mejorar los resultados clínicos, como la velocidad al caminar y la capacidad de deambulación comunitaria. El objetivo general del proyecto propuesto es estudiar los efectos biomecánicos del uso de un exoesqueleto de cadera con controladores adaptativos para ayudar a los supervivientes de accidentes cerebrovasculares con deficiencias en las extremidades inferiores a fin de mejorar sus capacidades de deambulación en la comunidad. La hipótesis central que abarca ambos objetivos es que el control del exoesqueleto que se adapta al terreno ambiental mejorará las métricas de movilidad para los usuarios de exoesqueleto humano en tareas de deambulación comunitaria. La razón es que, dado que la biomecánica humana cambia según la tarea, los controladores del exoesqueleto también deben optimizar sus niveles de asistencia para que coincidan con lo que está haciendo el humano. El equipo ha diseñado previamente y probado exhaustivamente un exoesqueleto de cadera autónomo en sujetos sin discapacidad en una cinta rodante y planea continuar con un estudio separado sobre sujetos sin discapacidad durante la locomoción sobre el suelo al caminar, escaleras y rampas. El objetivo de este estudio es traducir un exoesqueleto de cadera robótico autónomo para proporcionar asistencia adaptativa en la deambulación comunitaria para sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares con problemas de movilidad. El equipo analizará los efectos biomecánicos y los beneficios clínicos del uso de un exoesqueleto de cadera autónomo para un usuario con problemas para caminar (debido a un accidente cerebrovascular). La hipótesis principal para este objetivo es que los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares aumentarán su movilidad en las tareas de deambulación comunitaria utilizando el marco de control adaptativo. Una subhipótesis es que los supervivientes de un accidente cerebrovascular que presenten una discapacidad unilateral tendrán mejores resultados biomecánicos y clínicos utilizando un controlador con asistencia asimétrica. Los investigadores esperan un controlador que brinde una mayor asistencia al lado afectado para mejorar la simetría general y ayudar al sobreviviente de un accidente cerebrovascular a mantener un patrón de marcha más eficiente para ayudar a mejorar la velocidad al caminar (medida de resultado principal). El resultado esperado de estos objetivos será una mayor comprensión de los efectos biomecánicos y clínicos al aplicar la asistencia de cadera con un exoesqueleto robótico en tareas de deambulación comunitaria, como caminar sobre el suelo, rampas y escaleras. Este trabajo servirá como un comienzo fundamental para un estudio planificado más amplio sobre la optimización de los controladores para mejorar la biomecánica en personas con problemas para caminar utilizando exoesqueletos autónomos de cadera motorizados. Este objetivo tendrá un impacto positivo al ayudar a informar el diseño y el control del futuro exoesqueleto para ayudar a las personas con discapacidades en las extremidades inferiores, con información específica sobre los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares con problemas de movilidad.