Efectos de la asistencia robótica unilateral sobre las estrategias de compensación y la actividad muscular durante la marcha hemiparética

- Materiales: Los investigadores han desarrollado una órtesis Rodilla-Tobillo-Pie (KAFO) compuesta por dos articulaciones alineadas a la rodilla y el tobillo del usuario. La longitud de sus barras y las posiciones de sus tirantes se pueden adaptar a la antropometría de los diferentes usuarios. La articulación de la rodilla es accionada por un motor DC brushless EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Suiza) acoplado a un accionamiento armónico CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). La relación de transmisión de 1:60 de este sistema permite aplicar un par medio de 35Nm. La articulación del tobillo del prototipo permanece sin accionar e ilimitada, lo que permite su libre movimiento en el plano sagital. El peso total del KAFO es de unos 4 kg.

El prototipo está equipado con sensores que proporcionan información sobre las variables del sistema que se utilizan para su control en tiempo real, como el ángulo de flexión de la articulación del robot o el par de interacción entre el usuario y el robot. Además, la cinemática de la marcha del usuario se mide mediante Unidades de Medición Inercial (IMU) y el contacto de ambos pies con el suelo mediante Force Sensing Resistors (FSR).

El sistema utiliza un oscilador de frecuencia adaptable para estimar la fase de marcha continua de la extremidad contralateral y asiste sincrónicamente a la pierna parética induciendo un patrón de marcha saludable. La acción del robot depende de la fase de marcha de la pierna asistida: durante la fase de apoyo, el robot refuerza la extremidad para que el sistema compuesto por la pierna y el exoesqueleto pueda cargar el peso del usuario y no colapsar, mientras que durante la fase de balanceo, el el robot guía el movimiento de la extremidad de acuerdo con el paradigma de asistencia según sea necesario (AAN) creando un túnel de fuerza alrededor de la trayectoria prescrita.

- Procedimientos:

El protocolo experimental se divide en tres sesiones. Durante todas ellas, el paciente caminará sobre una cinta rodante comandada por el fisioterapeuta mientras lleva un arnés de seguridad para evitar caídas y lleva el exoesqueleto robótico en la pierna parética. Durante la segunda y tercera sesión, también se adquirirá la electromiografía mediante el uso de electrodos de superficie (Trigno System, Delsys Inc.) y de acuerdo con los lineamientos de SENIAM. La actividad muscular de Rectus Femoris, Biceps Femoris Long Head, Tibialis Anterior y Medial Gastrocnemius de ambas piernas se medirá a través de este método. Cada sesión experimental se describe a continuación:

1. - Sesión de entrenamiento: El paciente llevará puesto el exoesqueleto robótico para familiarizarse con la acción del dispositivo. Se identificarán velocidades cómodas y máximas para cada sujeto.
2. - Sesión Ramp Velocity: la sesión se dividirá en cinco ensayos: (a) Pre, el paciente no llevará el dispositivo; (b) Libre, el paciente llevará el robot pero está mecánicamente desacoplado por lo que permitirá el movimiento libre de la rodilla; (c) Activo, el robot asistirá la marcha hasta el 75% de la velocidad máxima de marcha; (d) MaxActive, el robot asistirá la marcha hasta la máxima velocidad de marcha; y (e) Post, el paciente repetirá la condición Pre. La velocidad aumentará desde una velocidad cómoda hasta el máximo y luego volverá a la cómoda.
3. - Sesión Random Velocity: la sesión se dividirá en los mismos intentos que la Sesión Ramp Velocity.

La diferencia entre las sesiones RampVel y RandomVel será la secuencia de velocidades de marcha a las que caminará el paciente. Durante RampVel, se definirán cinco pasos de velocidad desde la velocidad cómoda hasta la máxima con o sin exo (dependiendo de la prueba) y volviendo a la velocidad cómoda. Durante RandomVel, se utilizará el mismo rango de velocidad, pero definiendo cinco pasos en todo el rango y estableciéndolos en un orden aleatorio. En ambas sesiones, cada paso de velocidad de la marcha tendrá una duración de un minuto, por lo que todas las pruebas tendrán una duración de cinco minutos. Las versiones de prueba Free, Active y MaxActive también se ordenarán aleatoriamente en cada sesión.

Entre ensayos, los pacientes descansarán durante 10 minutos para evitar efectos de suma. Cada sesión se producirá en días diferentes, dejando 1 o 2 días de por medio.

- Proveedores de intervención Un fisioterapeuta y un ingeniero estarán presentes durante las pruebas. El primero será responsable de evaluar la marcha basal de los sujetos y evaluar su estado mientras se brinda la asistencia. El ingeniero será responsable de administrar el dispositivo y registrar los datos.

Ambos investigadores monitorean la fidelidad a la intervención mediante supervisión directa.

• Modos de entrega El protocolo se proporciona a un participante a la vez. Cada paciente completa el protocolo una vez.
• Ubicación Hospital Beata María Ana (Madrid, España)
• Adaptación y modificaciones El protocolo permanece inalterado en todas las aplicaciones. La única adaptación a los pacientes es la elección de las velocidades de marcha cómodas y máximas para los ensayos.