Mukautuva lonkan eksoskeleton aivohalvauksen kävelyn parantamiseen
perjantai 5. kesäkuuta 2026 päivittänyt: Georgia Institute of Technology
Moottorikäyttöinen lonkan eksoskeleton aivohalvauksesta selviytyneille, joilla on kävelyvamma
Tässä työssä keskitytään robottien eksoskeletonin uusiin algoritmeihin ja niiden testaamiseen ihmiskokeissa.
Henkilöt, joilla on aiemmin ollut aivohalvaus, kävelevät käyttämällä robotti-exoskeletonia erikoistuneella juoksumatolla.
Tutkimuksessa verrataan edistyneen algoritmin suorituskykyä laitteen käyttämättä jättämiseen kliinisen hyödyn määrittämiseksi.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Yksityiskohtainen kuvaus
Tämän työn keskiössä on ehdotettu uusi tekoäly (AI) -järjestelmä, joka mukauttaa itse ohjauspolitiikkaa moottoreissa eksoskeletoissa auttamaan käyttöönottojärjestelmiä, jotka mukautuvat yksittäisen potilaan kävelyyn.
Tutkijat olettavat, että kävelynopeus paranee käyttämällä itsesopeutuvaa ohjauspolitiikkaa.
Aivohalvauksen jälkeisillä henkilöillä on monenlaisia liikkumishaasteita, mukaan lukien epäsymmetrinen kävely, huomattavasti heikentynyt SSWS ja heikentynyt vakaus, ja siksi he ovat heikentäneet suuresti yleistä liikkuvuuden riippumattomuutta yhteisössä.
Tutkijat odottavat, että ehdotetulla uudella säätimellä, joka pystyy mukautumaan tällaisiin vaihteleviin ja epäsymmetrisiin kävelymalleihin, on merkittäviä etuja yhteisön itsenäisyyden ja aivohalvauksen jälkeisten potilaiden liikkuvuuden lisäämisessä.
12 potilasta aivohalvauksen jälkeen sovitetaan lonkan eksoskeleton kanssa ja jatkavat kävelemistä vaihtelevilla nopeuksilla ja kaltevilla Motek CAREN -järjestelmällä, kun tutkijat mittaavat itse valitsemaa kävelynopeutta.
Itsesopeutuvaa järjestelmää verrataan suoraan parhaaseen keskimääräiseen valvontapolitiikkaan (ei-sopeutuvaan) sekä "hoidon standardin" perustasoon.
Tämä perustaso on kävelyä ilman eksoskeletonia ja kliinisesti määrättyjä passiivisia ortooseja.
Tutkijat odottavat itsesopeutuvan järjestelmän oppivan potilaan kävelytapoja parhaiten vastaavan ohjauskäytännön, mikä parantaa kävelynopeutta.
Opintotyyppi
Interventio
Ilmoittautuminen (Todellinen)
12
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Tässä osiossa on tutkimuksen suorittajien yhteystiedot ja tiedot siitä, missä tämä tutkimus suoritetaan.
Opiskelupaikat
-
-
Georgia
-
Atlanta, Georgia, Yhdysvallat, 30332
- Exoskeleton and Prosthetic Intelligent Controls Lab
-
-
Osallistumiskriteerit
Tutkijat etsivät ihmisiä, jotka sopivat tiettyyn kuvaukseen, jota kutsutaan kelpoisuuskriteereiksi. Joitakin esimerkkejä näistä kriteereistä ovat henkilön yleinen terveydentila tai aiemmat hoidot.
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
18 vuotta - 85 vuotta (Aikuinen, Vanhempi Aikuinen)
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Ei
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Aiempi aivohalvaushistoria lääkärin luvalla kokeellisten toimintojen suorittamiseksi turvallisesti.
- Aivohalvauksen on täytynyt tapahtua vähintään 6 kuukautta ennen tutkimukseen osallistumista.
- Ikäraja 18-85 vuotta.
- Pistemäärä on suurempi kuin 17 mielentilatutkimuksessa (MMSE).
- Pystyy istumaan tukemattomana vähintään 30 sekuntia.
- Pystyy noudattamaan 3-vaiheista komentoa.
- On kyettävä kävelemään ilman tukea (kisko on sallittu tarpeen mukaan), kävelynopeudella vähintään 0,4 m/s (rajoitettu yhteisön kulkunopeus).
- Pitää pystyä kävelemään vähintään 6 minuuttia.
- Täytyy olla halukas ja kyettävä osallistumaan 1-4 tunnin kokeiluun, jossa taukoja pidetään säännöllisesti ja tarpeen mukaan.
- On kyettävä siirtämään (istu seistä ja seisomaan istumaan) ilman ulkoista tukea (käsinojan tuki sallittu).
- Täytyy pystyä liikkumaan pienillä rinteillä (3 astetta) ja muutamalla askeleella (6 askelta).
Poissulkemiskriteerit:
- Tunteiden menetys jaloissa, täydellinen selkäydinvamma, aivotärähdys viimeisen 6 kuukauden aikana, vakavia sydän- ja verisuonisairauksia, vakava niveltulehdus tai ortopediset ongelmat, jotka rajoittaisivat täysimääräistä osallistumista tutkimukseen.
- Muiden neurologisten häiriöiden, kuten Parkinsonin taudin, amyotrofisen lateraaliskleroosin (ALS), multippeliskleroosin (MS), dementian, pään vamman, joka ei ole täysin parantunut (osallistujaraporttia kohden), alaraajojen amputaatio, parantumattomat haavaumat, diagnoosi alaraajojen, munuaisdialyysi tai loppuvaiheen maksasairaus, laillinen sokeus tai vakava näkövamma.
- Tahdistimen käyttö tai metalliimplanttien käyttö pään alueella tai lääkkeet, jotka alentavat kohtauskynnystä.
- Lopuksi, jos osallistut toiseen kliiniseen tutkimukseen ja/tai fyysinen kuntosi rajoittuu eri tehtävien suorittamiseen, päätutkijan (PI) näkemyksen mukaan se todennäköisesti vaikuttaisi tutkimustulokseen tai hämmentää tuloksia, sinut suljetaan pois. tutkimus.
Opintosuunnitelma
Tässä osiossa on tietoja tutkimussuunnitelmasta, mukaan lukien kuinka tutkimus on suunniteltu ja mitä tutkimuksella mitataan.
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Perustiede
- Jako: Ei käytössä
- Inventiomalli: Yksittäinen ryhmätehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Kokeellinen: Hip Exoskeleton for Stroke Gait Assistance
This study will be conducted on a sample population of stroke subjects (single arm).
Subjects will be tested with the hip exoskeleton and baseline.
|
The intervention is an experimental robotic hip exoskeleton in a powered state providing assistance to the user that has been previously developed by the team.
It is used to improve walking gait performance.
The intervention will serve as a baseline where participants will be asked to perform the tasks without wearing a hip exoskeleton.
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Temporal Convolutional Network (TCN) Model Performance (Joint Moment Accuracy)
Aikaikkuna: 5 Days
|
This outcome represents the error with which the deep learning model embedded into our hip exoskeleton's microprocessor predicts hip joint moments in stroke patients.
Specifically, the coefficient of determination (R²) is computed between the predicted hip joint moments and the ground truth measurements.
Ground truth measurements are obtained from a laboratory-grade force plate system and inverse dynamics calculations.
For these measures, higher R² values (closer to 1.0) indicate better correlation between predicted and actual hip joint moments.
This metric provides a comprehensive assessment of the exoskeleton's ability to accurately estimate hip joint moments in stroke patients during tasks, with improved outcomes representing better assistive capabilities for the user.
|
5 Days
|
|
Metabolic Cost for Level Ground Walking
Aikaikkuna: 5 days
|
Metabolic energy expenditure will be quantified using an indirect calorimetry system (Parvo Medics, UT) that measures oxygen consumption (VO₂) and carbon dioxide production (VCO₂) during experimental tasks.
Measurements will be collected from each participant during a 5-minute baseline standing period followed by level ground walking trials under three conditions: without the exoskeleton, with the exoskeleton in a powered state, and with the exoskeleton in an unpowered state.
Metabolic cost will be calculated from respiratory gas exchange data using standard equations for energy expenditure.
|
5 days
|
|
Biological Joint Work - Level Walking
Aikaikkuna: 5 days
|
Mechanical work performed by the lower limb joints during level walking will be quantified through biomechanical analysis of motion capture data.
Joint moments and angular velocities will be derived through inverse dynamics and kinematics, respectively.
Joint power, calculated as the product of joint moment and angular velocity, will be integrated with respect to time using trapezoidal integration to determine mechanical work.
Positive work will be calculated by integrating positive joint powers, providing comprehensive quantification of joint energy generation at each joint during level walking.
|
5 days
|
|
Biological Joint Work - Incline Walking
Aikaikkuna: 5 days
|
Mechanical work performed by the lower limb joints will be quantified during incline walking through biomechanical analysis of motion capture data.
Joint moments and angular velocities will be derived through inverse dynamics and kinematics, respectively.
Joint power, calculated as the product of joint moment and angular velocity, will be integrated with respect to time using trapezoidal integration to determine mechanical work.
Positive work will be calculated by integrating positive joint powers, providing comprehensive quantification of joint energy generation at each joint during the incline walking.
|
5 days
|
|
Biological Joint Work - Stair Ascent
Aikaikkuna: 5 days
|
Mechanical work performed by the lower limb joints will be quantified during stair ascent through biomechanical analysis of motion capture data.
Joint moments and angular velocities will be derived through inverse dynamics and kinematics, respectively.
Joint power, calculated as the product of joint moment and angular velocity, will be integrated with respect to time using trapezoidal integration to determine mechanical work.
Positive work will be calculated by integrating positive joint powers, providing comprehensive quantification of joint energy generation at each joint during the stair ascent task.
|
5 days
|
|
Biological Joint Work - Sit to Stand
Aikaikkuna: 5 days
|
Mechanical work performed by the lower limb joints will be quantified during sit to stand through biomechanical analysis of motion capture data.
Joint moments and angular velocities will be derived through inverse dynamics and kinematics, respectively.
Joint power, calculated as the product of joint moment and angular velocity, will be integrated with respect to time using trapezoidal integration to determine mechanical work.
Positive work will be calculated by integrating positive joint powers, providing comprehensive quantification of joint energy generation at each joint during the sit to stand task.
|
5 days
|
|
Biological Joint Work - go and Grab
Aikaikkuna: 5 days
|
Mechanical work performed by the lower limb joints will be quantified during a go and grab task through biomechanical analysis of motion capture data.
In the go and grab task, participants take several steps, lean forward, and pick up a weighted object from a low surface just above ground level.
Joint moments and angular velocities will be derived through inverse dynamics and kinematics, respectively.
Joint power, calculated as the product of joint moment and angular velocity, will be integrated with respect to time using trapezoidal integration to determine mechanical work.
Positive work will be calculated by integrating positive joint powers, providing comprehensive quantification of joint energy generation at each joint during the go and grab task.
|
5 days
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
10 Meter Walk Test (Self-selected)
Aikaikkuna: 5 days
|
This will be measured as the participant walks a distance of 10 meters across a gait mat at their self-selected (or comfortable) walking speed.
This measure will be recorded in seconds with lower values indicating faster speed and higher values indicating slower speeds.
Self-selected walking speed is highly correlated with functional ability and dependence.
|
5 days
|
|
The Timed up and go (TUG)
Aikaikkuna: 5 days
|
This will be measured as the time it takes a participant to rise from a chair, walk three meters at a self-selected pace, turn, walk back to the chair and sit down.
The total time taken will be measured in seconds with longer times indicating poorer physical performance.
This test assesses functional mobility and dynamic balance.
|
5 days
|
|
6 Minute Walk Test
Aikaikkuna: 5 days
|
This is a measurement of endurance and functional ability that assesses the participants ability to walk a distance over a time period of 6 minutes.
It is measured in distance with greater distances indicating improved levels of endurance and functional ability.
|
5 days
|
|
Modified Stroke Impact Scale
Aikaikkuna: 5 days
|
The Modified Stroke Impact Scale (SIS) is a self-report questionnaire that evaluates disability and health-related quality of life after stroke.
Each item is rated in a 5-point Likert scale in terms of the difficulty the patient has experienced in completing each item.
Scores are transformed to a 0-100 scale, with 0 indicating the poorest perceived health status and 100 indicating the best, across domains of disability and health-related quality of life.
Higher scores are indicative of improved quality of life.
|
5 days
|
|
Modified Activities-specific Balance Confidence
Aikaikkuna: 5 days
|
The modified activities specific balance confidence is a self-report measure of balance confidence in performing various activities without losing balance or experiencing a sense of unsteadiness.
Confidence is rated for various activities on a scale from 0% to 100% for each activity, with 0% indicative of no confidence and 100% indicative of complete confidence.
Scores reflect balance confidence with higher scores indicative of improved balance confidence.
|
5 days
|
|
Fast Self-selected Walking Speed
Aikaikkuna: 5 days
|
This will be measured as the participant walks on a treadmill at their fastest and safest walking speed.
This measure will be recorded in meters/seconds with higher values indicating faster speed and lower values indicating slower speeds.
|
5 days
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Täältä löydät tähän tutkimukseen osallistuvat ihmiset ja organisaatiot.
Sponsori
Yhteistyökumppanit
Tutkijat
- Päätutkija: Aaron Young, Ph.D., Georgia Institute of Technology
Opintojen ennätyspäivät
Nämä päivämäärät seuraavat ClinicalTrials.gov-sivustolle lähetettyjen tutkimustietueiden ja yhteenvetojen edistymistä. National Library of Medicine (NLM) tarkistaa tutkimustiedot ja raportoidut tulokset varmistaakseen, että ne täyttävät tietyt laadunvalvontastandardit, ennen kuin ne julkaistaan julkisella verkkosivustolla.
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Todellinen)
Keskiviikko 21. toukokuuta 2025
Ensisijainen valmistuminen (Todellinen)
Perjantai 29. elokuuta 2025
Opintojen valmistuminen (Todellinen)
Perjantai 29. elokuuta 2025
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Torstai 8. syyskuuta 2022
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Torstai 8. syyskuuta 2022
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tiistai 13. syyskuuta 2022
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Keskiviikko 1. heinäkuuta 2026
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Perjantai 5. kesäkuuta 2026
Viimeksi vahvistettu
Perjantai 1. toukokuuta 2026
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- H18182
- R03HD097740 (Yhdysvaltain NIH-apuraha/sopimus)
- DP2HD111709 (Yhdysvaltain NIH-apuraha/sopimus)
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
EI
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Ei
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Joo
Yhdysvalloissa valmistettu ja sieltä viety tuote
Ei
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .