Nilkkarobotiikka aivohalvauksen jälkeen

Tämä ehdotus tutkii kannettavaa nilkkarobottia (AMBLE), jota käytetään maan päällä liikkuvan harjoittelun aikana vähentämään jalan putoamista ja parantamaan kävelytoimintoa hemipareettisilla potilailla (puolivartalo, osittain halvaantunut aivohalvauspotilailla, joilla on jalka putoaminen (kyvyttömyys nostaa ja puhdistaa jalkaa kunnolla). kävelyn aikana. Noin 30 % aivohalvauksesta selviytyneistä kärsii pysyvästä nilkan heikkoudesta, joka heikentää heidän liikkuvuuttaan ja lisää kaatumisriskiä. Tällä hetkellä aivohalvauksesta selviytyneet, joilla on jalkapudotus, elävät kepin tai muun apuvälineen ja turvallisuuden vuoksi usein nilkka-jalkatukien (AFO) kanssa. Nämä apuvälineet eivät kumoa tai vähennä taustalla olevaa neurologista jalan putoamisongelmaa. Tutkijat tiedostavat nilkan toiminnan ratkaisevan roolin kävelyssä ja tasapainossa sekä sen, että alaraajojen distaalinen osa kärsii usein suurimmasta vauriosta ihmisen aivohalvauksen jälkeen, ja he ovat keksineet kannettavan nilkkarobotin terapeuttien työkaluksi muodon auttamiseksi. kävelystä palautuminen.

AMBLE ja sen taustalla oleva ohjausjärjestelmä käyttävät tietoa siitä, kuinka potilaat kävelevät askeleelta toiselle auttamaan ja muotoilemaan jalkojen nostoa, jotta ne voivat harjoitella kävelemisen palautumista uudelleen prosessilla, jota neurotieteilijät kutsuvat motoriseksi oppimiseksi. Se on yhdistelmä osittain halvaantuneen aivohalvauksen selviytyneen liikeponnisteluja ja robotin oikea-aikaista apua "vain tarpeen mukaan", jonka tutkijat ja muut osoittavat, että se on avain liikkeen palautumiseen aivohalvauksen jälkeen. Siten nilkkarobotti ei ole kainalosauva, vaan oppimis- ja mittauslaite, joka asteittain "poistuu" oppijan tieltä helpottaakseen ihmisen robotin oppimista siten, että ihminen ottaa enemmän omakseen tahdonvoimasta oppimista.

Marylandin yliopiston tutkimusryhmä on osoittanut neljässä aikaisemmassa tutkimuksessa istuvassa ja juoksumattopohjaisessa robottiavusteisessa harjoittelussa käyttämällä tilaa vievää laboratoriorobottia, joka on ohjelmoitu motorisen oppimiskaavan avulla, joka voi parantaa nilkan motoriikkaa sekä aivohalvauksen varhaisessa että kroonisessa vaiheessa. voi parantaa maan päällä ilman avustamista kävelyä. Merkittävä osa aivohalvauksesta selviytyneistä palautui istuntokohtaisesti tahdonalaisen (ilman robotin avustaman) nilkan noston aikana kävellessä 6 viikon aikana kolmen 30–45 minuutin robottiharjoittelun aikana juoksumatolla kävellessä, jopa vuosia aivohalvauksensa jälkeen. Itse asiassa on havaittu, että kaksi viikkoa 3 harjoitusta viikossa nilkkarobotiikan harjoittelu oli aikaprofiili useimpien motoristen oppimisen palautumiseen jalan putoamisen vähentämiseksi. Nämä tiedot ovat vaikuttaneet alla kuvatun tutkimuksen suunnitteluun.

Aikaisempi tutkimus tehtiin käyttämällä tilaa vievää, painavaa (n. 8 paunaa) ja kallista laboratoriorobottia, joka salli vain istuva- tai juoksumattopohjaisen harjoittelun, koska se oli sidottu langoilla. Tämä rajoittaa suuresti sitä, miten fysioterapeutit voivat käyttää sitä, eikä sitä ole konfiguroitu asianmukaisesti fysioterapeuttien helppokäyttöisiksi käytännössä. NextStep Robotics keksi ja rakensi nilkkarobottien motoriset oppimisohjelmat, joissa fysioterapeutit ja muut kuntoutusklinikot ovat antaneet paljon panosta, kannettavaksi kevyeksi robotiksi, jota voidaan käyttää maan päällä missä tahansa bluetooth-säätimien avulla, jotka myös kertovat terapeutille tarkasti, kuinka hyvin aivohalvaus tapahtuu. selviytyjät oppivat, askel askeleelta. Juuri tätä uutta kannettavaa nilkkarobottia, joka on konfiguroitu käytettäväksi käytännössä, tutkijat pyrkivät testaamaan tutkimuksissa fysioterapeuttien kanssa käyttämällä sitä täysin integroituna heidän tavanomaiseen aivohalvauksen liikkuvuuden palautumiskoulutukseen Marylandin yliopiston ortopedi- ja kuntoutusinstituutissa.

Tämä National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) U44-palkinto ei ole tyypillinen yksivaiheinen satunnaistettu kliininen tutkimus, vaan se koostuu vaiheesta I, joka päättää robotin kaupallisen suunnittelun ensimmäisenä vuonna, jota seuraa vaiheen II satunnaistettu kliininen tutkimus vuosien ajan. 2-4 nilkkarobotin lopullisesta kaupallisesta versiosta.

Vaihe II (kaupallisen suunnittelun valmistumisen jälkeen vaiheessa I) on satunnaistettu (sattumanvarainen ryhmämääräys), sokkoutettu (tulostestauksen tekivät teknikot, jotka eivät ole tietoisia potilasryhmien määrittämisestä), kaksihaarainen (2 ryhmää) tutkimus, joka tutkii hypoteesia, että subakuutissa (6 viikosta 6 kuukauteen) aivohalvauspotilaille, joilla on jalka putoaminen, AMBLE-integroitu fysioterapia (PTR), joka koostuu 18 harjoituksesta yhdeksän viikon aikana, on tavallista fysioterapiaa (PT) tehokkaampi parantamaan kävelyn liikeanalyyseillä mitattuja jalkojen putoamistuloksia. ja kävelyn standardoidut kliiniset arvioinnit, mukaan lukien sertifioidun PT-kliinikon (sokkoutuneet hoitotoimeksiannon) arvioimiin jalkojen putoamistuloksiin, ristiintarkastettu kahden muun kliinisen sokkotarkastuksella standardoiduista liikkuvuusarvioinneista, jotta saadaan yksimielinen ja puolueeton arvio. Erityisesti tämä vaiheen II tutkimus keskittyy subakuuttiin aivohalvauksen toipumiseen (6 viikosta 6 kuukauteen), koska se edustaa terapeuttista ikkunaa, johon perinteinen avohoito fysioterapia on tyypillisesti etupainotettu tulosten optimoimiseksi. Tämä aivohalvauksen kuntoutuksen vaihe valitaan testaamaan AMBLE:tä todellisissa olosuhteissa, kun tyypillisesti tapahtuu avohoidon fysioterapiaa, käyttäen hoidon tiheyttä ja kestoa (18 fysioterapiakertaa 9 viikon aikana), joka edustaa Marylandin ja suurimman osan Yhdysvaltoja. . Jos AMBLE-robotin käyttäminen fysioterapian aikana tänä aikana vähentää jalkojen putoamista ja parantaa pidemmän aikavälin tuloksia mitattuna 3 kuukautta robotiikkahoidon päättymisen jälkeen, tutkijat hakevat FDA:n hyväksyntää ensimmäiselle robotiikkalaitteelle, joka hoitaa aktiivisesti jalkojen putoamista. aivohalvaus.