Robótica de tobillo después de un accidente cerebrovascular

Esta propuesta investiga un robot de tobillo portátil (AMBLE) que se utilizará durante el entrenamiento de movilidad sobre el suelo para reducir la caída del pie y mejorar la función de caminar en pacientes hemiparéticos (medio cuerpo, parcialmente paralizados por accidente cerebrovascular con pie caído (incapacidad para levantar y despejar correctamente el pie). durante la marcha. Alrededor del 30 % de los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares quedan con debilidad permanente en el tobillo que afecta su movilidad y aumenta el riesgo de caídas. Actualmente, los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares con pie caído viven con un bastón u otro dispositivo de asistencia y, a menudo, aparatos ortopédicos para tobillos y pies (AFO, por sus siglas en inglés) por seguridad. Estos dispositivos de asistencia no revierten ni reducen el problema neurológico subyacente del pie caído. Reconociendo el papel crucial de la función del tobillo en la marcha y el equilibrio, y reconociendo que la parte distal de la extremidad inferior a menudo sufre el mayor daño después de un accidente cerebrovascular humano, los investigadores crearon un robot de tobillo portátil como una herramienta para que los terapeutas ayuden a moldear recuperación de la marcha.

El AMBLE, y su sistema de control subyacente, utiliza información sobre cómo los pacientes caminan de un paso a otro para ayudar y dar forma al levantamiento del pie para ayudar a volver a entrenar la recuperación de la marcha mediante un proceso que los neurocientíficos llaman aprendizaje motor. Es la combinación de los esfuerzos de movimiento del sobreviviente de accidente cerebrovascular parcialmente paralizado con la asistencia oportuna "solo cuando sea necesario" por parte del robot que los investigadores y otros muestran que es la clave para la recuperación del movimiento después del accidente cerebrovascular. Por lo tanto, el robot de tobillo no es una muleta, sino un dispositivo de aprendizaje y medición que gradualmente "se aparta del camino" del alumno para facilitar el aprendizaje del robot humano de modo que el humano se haga cargo de una mayor parte del aprendizaje volitivo.

El equipo de investigación de la Universidad de Maryland ha demostrado en 4 estudios anteriores mediante el uso de entrenamiento asistido por robot basado en una caminadora y sentado usando un robot de laboratorio voluminoso programado con una fórmula de aprendizaje motor que puede mejorar el control motor del tobillo en las fases temprana y crónica del accidente cerebrovascular, y esto puede mejorar la marcha sin ayuda sobre el suelo. Una proporción significativa de sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares mostró una recuperación sesión por sesión del levantamiento de tobillo voluntario (no asistido por el robot) durante la caminata durante 6 semanas de tres sesiones de 30 a 45 minutos de entrenamiento con robots mientras caminaba en una cinta rodante, incluso años después de su accidente cerebrovascular. De hecho, se ha encontrado que dos semanas de 3 sesiones por semana de entrenamiento de robótica de tobillo fue el perfil de tiempo para la mayoría de la recuperación del aprendizaje motor para reducir la caída del pie. Esta información ha informado el diseño del estudio que se describe a continuación.

La investigación anterior se realizó con un robot de laboratorio voluminoso, pesado (~ 8 libras) y costoso que solo permitía el entrenamiento sentado o en una cinta rodante porque estaba atado por cables. Esto limita en gran medida la forma en que los fisioterapeutas pueden utilizarlo y no está configurado adecuadamente para facilitar su uso por parte de los fisioterapeutas en la práctica. NextStep Robotics inventó y construyó los programas de aprendizaje motor de los robots de tobillo con muchos aportes de fisioterapeutas y otros médicos de rehabilitación en un robot portátil liviano que se puede usar sobre el suelo en cualquier lugar con controles de dientes azules que también le indican al terapeuta con precisión qué tan bien el golpe los sobrevivientes están aprendiendo, paso a paso. Es este nuevo robot de tobillo portátil que está configurado para su uso en la práctica que los investigadores buscan probar en estudios con fisioterapeutas usándolo completamente integrado en su entrenamiento habitual de recuperación de movilidad de accidentes cerebrovasculares para pacientes ambulatorios en el Instituto de Ortopedia y Rehabilitación de la Universidad de Maryland.

Este premio U44 del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS) no es un estudio clínico aleatorizado de una sola fase típico, sino que consta de la Fase I que completa el diseño comercial del robot el primer año, seguido de un ensayo clínico aleatorizado de Fase II a lo largo de los años. 2-4 de una versión comercial finalizada del robot de tobillo.

La Fase II (después de completar el diseño comercial en la Fase I) es un estudio aleatorizado (asignación de grupos al azar), ciego (prueba de resultado realizada por técnicos que desconocen la asignación de grupos de pacientes), estudio de dos brazos (2 grupos) que investiga la hipótesis de que en pacientes subagudos (6 semanas a 6 meses) sujetos con accidente cerebrovascular con pie caído, la fisioterapia integrada (PTR) de AMBLE que consta de 18 sesiones de entrenamiento durante nueve semanas es más eficaz que la fisioterapia (PT) habitual para mejorar los resultados del pie caído medidos por análisis de movimiento de caminar, y mediante evaluaciones clínicas estandarizadas de la marcha, incluidos los resultados específicos del pie caído evaluados por un médico fisioterapeuta certificado (cegado a la asignación del tratamiento), cotejados mediante una revisión ciega de otros 2 médicos de películas de las evaluaciones de movilidad estandarizadas para proporcionar un juicio imparcial consensuado. En particular, este estudio de fase II se enfoca en la recuperación del accidente cerebrovascular subagudo (6 semanas a 6 meses) porque representa una ventana terapéutica en la que la fisioterapia ambulatoria convencional generalmente se carga al principio para optimizar los resultados. Esta fase de rehabilitación de accidentes cerebrovasculares se selecciona para probar el AMBLE en entornos del mundo real cuando normalmente se realiza fisioterapia ambulatoria, utilizando una frecuencia y duración del tratamiento (18 sesiones de fisioterapia en 9 semanas) que es representativa de la práctica en Maryland y la mayor parte de los Estados Unidos. . Si usar el robot AMBLE durante la fisioterapia en este período de tiempo reduce el pie caído y mejora los resultados a largo plazo medidos 3 meses después de que haya terminado toda la terapia robótica, entonces los investigadores solicitarán la aprobación de la FDA para el primer dispositivo robótico que trate activamente el pie caído después carrera.