Käsivarren toiminnan parantaminen puettavien eksoskeletonien avulla

Tässä tutkimuksessa kerätään alustavia tietoja kehoon kiinnitetyn avustavan eksoskeleton arvioinnista, mikä helpottaa aivohalvauksen heikentämien käsivarsien käyttöä jokapäiväisten tehtävien suorittamisessa. Keskeinen hypoteesi on, että kannettavat eksoskeletonit lisäävät saavutettavaa aluetta parantaakseen heikentyneen raajan toimintaa ja käyttöä. Tämän lähestymistavan perustelut perustuvat vakiintuneeseen kirjallisuuteen olkapään kuormituksen vaikutuksista käsivarren työtilan lisäämiseen aivohalvauksen aikana.

Mukavuusnäyte, jossa on 30 kroonista vajaatoimintaa sairastavaa henkilöä, rekrytoidaan osallistumaan. Osallistujilla on oltava yksi aivohalvaus, heidän on oltava vähintään 6 kuukautta aivohalvauksen jälkeen ja heidän kunnon on oltava vakaa, ja heillä on jäljelle jäänyt vajaatoiminta, joka vaikuttaa käsivarren toimintaan. Potilaan metatiedot sisältävät iän, rodun, sukupuolen, pituuden, painon, sairastuneen puolen ja ajan aivohalvauksesta. Standardoidut käsivarren toiminnan testit mittaavat kroonisen vaiheen aivohalvauksen saaneiden henkilöiden suorituskykypisteitä ulkopuolisen luuston kanssa ja ilman sitä. Johdonmukaisuuden tarkistuksena vähintään kaksi riippumatonta arvioijaa arvioi pisteet samana päivänä. Keskeistä hypoteesia testataan tavoitteemme saavuttamiseksi seuraavien kolmen erityistavoitteen kautta:

Tavoite 1. Osoita, että kannettavan eksoskeleton painovoimatuki voi lisätä saavutettavaa työtilaa aivohalvauksen jälkeen. Painovoimatuki vähentää epänormaaleja lihassynergioita (eli yhteisaktivaatiokuvioita) käsivarteen ulottuvien tehtävien aikana, mutta sitä ei ole osoitettu ei-istuvaan vammaisille aikuisille. Lähestymistapa, jossa yhdistyvät hiilikuidulla vahvistetut 3D-painetut muovit, luonnonkumipohjainen energian varastointi ja mukautetut voimaprofiilimekanismit, mahdollistaa samankaltaiset mekaniikat, jotka ovat osoittaneet menestystä kiinteissä käsituissa, mutta kannettavassa pakkauksessa. Testatakseen, voidaanko samanlaisia ​​tuloksia saavuttaa uudella kevyellä järjestelmällä, osallistujat yrittävät suorittaa maksimialueen pyyhkäisyjä jokaisessa kolmessa suunnassa (sagitaalinen, frontaalinen, poikittainen) kahdessa koeolosuhteissa (ilman apua, kannettavan eksoskeleton avulla). Jokaisen tason ulottumatyötila mitataan kinemaattisilla tiedoilla 5-kameran Optitrack-liikkeenkaappausjärjestelmästä, jossa ranteen keskipiste otetaan ulottuvuuden päätepisteeksi. On odotettavissa, että kannettavan eksoskeleton käyttö tuottaa erittäin merkittäviä parannuksia kaikissa kolmessa tasomaisen ulottuvuuden työtilan suunnassa verrattuna avustamattomaan liikkeeseen, kuten on aiemmin osoitettu kiinteillä (eli raskailla) robottijärjestelmillä poikittaistasossa.

Tavoite 2. Selvitä, voiko kannettava olkapään eksoskeleton parantaa käden toimintaa aivohalvauksen jälkeen. Vaikka olkapäiden kuormituksen tiedetään parantavan saavutettavaa työaluetta vähentämällä hauislihasten yhteissupistumista, se voi vähentää tai ei ehkä riittävästi vähentää ranteen lihasten yhteissupistumista, jolloin kohde voi saavuttaa, mutta ei tarttua esineisiin. Jotkut henkilöt saattavat tarvita toissijaista apulaitetta ranteessa, jotta he voivat avata kätensä riittävästi voidakseen olla vuorovaikutuksessa kodin esineiden kanssa. Arviointia varten vammaiset osallistujat suorittavat samanaikaisen ranteen ja sormen ojennusten olkapään ulkoluurankoa käyttäessään ja yrittävät poimia erikokoisia esineitä toimintatutkimuksen käsivarsitestistä (ARAT), Wolf Motor Function Test (WMFT) ja Box and Blocks -testistä. BBT) testisarjat. Niille, jotka eivät pysty tarttumaan ARAT- ja WMFT-testisarjojen esineisiin, tallennetaan ranteen ja sormen nivelten kulmat sekä tarvittava avun määrä sormien ja peukalon ojentamiseen toiminnalliseen tarttumisasentoon. Arviointitestin tuloksissa on odotettavissa huomattavia parannuksia kannettavan apuvälineen ansiosta ja että sormenpidennystesti jakaa väestön kahteen ryhmään: a) niihin, jotka eivät tarvitse lisäkäsiapua, ja b) niihin, jotka tarvitsevat sekä olkapäätä että olkapäätä. käsiapu (sähkökäyttöinen tai ei-sähkökäyttöinen) vuorovaikutuksessa testiobjektien kanssa.

Tavoite 3. Määrittele kannettavan olkapään eksoskeleton avun vaikutukset heikentyneen raajan toiminnallisen käytön muutoksiin kliinisissä ja kotioloissa. Liikkumisalueen lisääminen ei aina johda toiminnallisiin parannuksiin päivittäisissä tehtävissä, jotka sisältävät sekä käsivarren asennon että käden hienomotorisen ohjauksen. Tässä työssä arvioidaan muutoksia päivittäisten esineiden toiminnallisessa käytössä käyttämällä vakiintuneita kliinisiä arviointitestejä, joita seuraa räätälöidyn kannettavan eksoskeleton kotikoe. Osallistujat, joilla on vamma, suorittavat standardoituja kliinisiä arviointeja laboratorio-olosuhteissa, joiden on osoitettu korreloivan päivittäisten toimintojen toiminnallisen suorituskyvyn kanssa, mukaan lukien WMFT, ARAT ja BBT. Osallistujat täyttävät sitten Motor Activity Log (MAL) -lokin, joka perustuu edellisen viikon toimintaan, ennen kuin he käyttävät eksoskeletonia kotona 1-2 tuntia päivässä vähintään 5 päivän ajan. Kotijakson lopussa osallistujat suorittavat järjestelmän käytettävyysasteikon ja toisen MAL:n, jotka vastaavat eksoskeleton päällä suoritettuja aktiviteetteja. Odotetaan, että koehenkilöt suorittavat enemmän tehtäviä lyhyemmässä ajassa, pienemmällä vaivalla ja korkeammalla onnistumisprosentilla sekä klinikan testeissä että kotona suoritettavissa arvioinneissa.

Jos vartaloon kiinnitetyt eksoskeletonit onnistuvat, ne voivat mahdollistaa kaikkialla tapahtuvan harjoittelun ja käsivarren toiminnan palautumisen kotona, mikä pidentää dramaattisesti potilaiden terapeuttista harjoittelua, joilla on pitkäaikaista puutetta.