Avustava lonkan eksoskeleton tutkimus aivohalvauksen varalta

Yksi merkittävä haaste saavutettaessa yhteisön liikkuminen eksoskeletonin kanssa on mukautuvan ohjausjärjestelmän tarjoaminen monenlaisten liikkumistehtävien suorittamiseen. Monet eksoskeletonit kehitetään nykyään ilman yksityiskohtaista ymmärrystä laitteen vaikutuksesta ihmisen tuki- ja liikuntaelimistöön. Tutkimus on kiinnostunut tutkimaan kysymystä siitä, kuinka ohjausjärjestelmä vaikuttaa ihmisen biomekaniikkaan mukaan lukien kinemaattiset, kinetiikka ja lihasten aktivaatiomallit. Optimoimalla ihmisen biomekaniikkaan perustuvat eksoskeleton ohjaimet ja mukauttamalla ohjausta tehtävän mukaan, tämä työ pystyy tarjoamaan suurimman hyödyn potilaille ja edistämään uusinta tekniikkaa avustavilla lonkan eksoskeletoilla. Suuri potilaspopulaatio, joka voisi hyötyä alaraajojen aputekniikasta, on aivohalvauksesta selviytyneitä, mikä on tämä ehdotus kohdistuu tiettyyn väestöön. Yksi yleinen ominaisuus aivohalvauksesta selviytyneille, jotka saavat takaisin kykynsä kävellä, on, että lonkkalihakset ovat ylikuormitettuja distaalisen heikkouden vuoksi. Tutkijat ehdottavat moottorikäyttöisen lonkan eksoskeleton käyttöä proksimaalisen lihaksiston vahvistamiseksi, jonka on tuotettava merkittävää tehoa useimmissa liikkumistoiminnoissa, kuten seisomaan, kävelemään ja nousemaan portaissa tai rinteissä. Toinen aivohalvauksesta selviytyneiden biomekaaninen näkökohta on epäsymmetrinen kävely kinematiikassa, kinetiikassa ja lihasaktivaatioissa. Tutkimuksessa selvitetään, millainen eksoskeleton apu on hyödyllisin aivohalvauksesta selviytyneille yhteisön liikkumisen tehostamiseksi. Oletuksena on, että koska kävely on epäsymmetrinen, ohjaimen on oltava epäsymmetrinen tarjotakseen optimaalista apua liikkumisen tukemiseksi. Pitkän aikavälin tutkimustavoitteena on luoda tehokkaita avustavia eksoskeletonlaitteita, jotka ovat erittäin arvokkaita henkilöille, joilla on vakavia alaraajojen vammoja parantamalla kliinisiä tuloksia, kuten kävelynopeutta ja yhteisön liikkumiskykyä. Ehdotetun projektin yleisenä tavoitteena on tutkia lonkan eksoskeleton ja adaptiivisten säätimien käytön biomekaanisia vaikutuksia alaraajojen vajaatoiminnasta kärsivien aivohalvauksesta selviytyneiden auttamiseksi parantamaan heidän yhteisön liikkumiskykyään. Molempia tavoitteita kattava keskeinen hypoteesi on, että ympäristön maastoon mukautuva eksoskeleton hallinta parantaa ihmisen eksoskeleton käyttäjien liikkuvuusmittareita paikkakunnalla liikkuvissa tehtävissä. Syynä on, että koska ihmisen biomekaniikka muuttuu tehtävän perusteella, myös eksoskeleton ohjaimien on optimoitava avustustasonsa vastaamaan sitä, mitä ihminen tekee. Tiimi on aiemmin suunnitellut ja testannut laajasti autonomisen lonkan eksoskeleton työkykyisillä henkilöillä juoksumatolla ja aikoo seurata tätä erillisellä tutkimuksella työkykyisistä henkilöistä maan päällä kävellessä, portaissa ja rampeissa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on kääntää autonominen robotti lonkan eksoskeletoni tarjoamaan mukautuvaa apua yhteisössä liikkumisessa aivohalvauksesta selviytyneille, joilla on liikkumisvamma. Tiimi analysoi biomekaanisia vaikutuksia ja kliinisiä hyötyjä autonomisen lonkan eksoskeleton käytön yhteydessä kävelyvammaiselle käyttäjälle (halvauksen vuoksi). Tämän tavoitteen ensisijainen hypoteesi on, että aivohalvauksesta selviytyneet lisäävät liikkuvuuttaan paikkakunnalla liikkuvissa tehtävissä adaptiivisen kontrollikehyksen avulla. Alahypoteesi on, että aivohalvauksesta selviytyneillä, joilla on yksipuolinen vajaatoiminta, on ylivoimaiset biomekaaniset ja kliiniset tulokset käyttämällä säädintä, jossa on epäsymmetrinen apu. Tutkijat odottavat ohjaimen, joka tarjoaa enemmän apua vammaiselle puolelle, parantavan yleistä symmetriaa ja auttavan aivohalvauksesta selviytynyttä ylläpitämään tehokkaampaa kävelykuviota ja parantamaan kävelynopeutta (ensisijainen tulosmittaus). Näiden tavoitteiden odotettu tulos on lisääntynyt ymmärrys biomekaanisista ja kliinisistä vaikutuksista, joita käytettäessä lonkka-apua robotilla eksoskeletonilla yhteisön liikkumistehtävissä, kuten maan päällä kävelyssä, rampeissa ja portaissa. Tämä työ toimii perustana laajemmalle suunnitellulle tutkimukselle ohjaimien optimoinnista parantamaan kävelyvammaisten biomekaniikkaa käyttämällä lonkan autonomisia eksoskeletoneja. Tällä tavoitteella on myönteinen vaikutus auttamalla tiedottamaan tulevan eksoskeleton suunnittelusta ja hallinnasta alaraajojen vammaisten henkilöiden auttamiseksi, ja sillä on erityistä tietoa aivohalvauksesta selviytyneistä, joilla on liikkumisvamma.