Preuve de concept d'un exosquelette de genou robotisé chez des sujets sains et des patients hémiparétiques pendant la marche.

- Nom abrégé : Preuve de concept d'un exosquelette de genou robotisé unilatéral et évaluation de ses effets sur la symétrie de la marche.

- Matériaux : Les enquêteurs ont mis au point une orthèse genou-cheville-pied (KAFO) composée de deux articulations alignées sur le genou et la cheville de l'utilisateur. La longueur de ses barres et les positions de ses croisillons peuvent être adaptées à l'anthropométrie des différents utilisateurs. L'articulation du genou est actionnée par un moteur CC sans balais EC-60 plat 408057 (Maxon ag, Suisse) couplé à un entraînement harmonique CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Le rapport de transmission de 1:60 de ce système permet l'application d'un couple moyen de 35Nm. L'articulation de la cheville du prototype reste non actionnée et illimitée, permettant sa libre circulation dans le plan sagittal. Le poids total du KAFO est d'environ 4 kg.

Le prototype est équipé de capteurs qui fournissent des informations sur les variables du système utilisées pour son contrôle en temps réel, telles que l'angle de flexion de l'articulation du robot ou le couple d'interaction entre l'utilisateur et le robot. De plus, la cinématique de la marche de l'utilisateur est mesurée par des unités de mesure inertielle (IMU) et le contact des deux pieds avec le sol par des résistances de détection de force (FSR).

Le système utilise un oscillateur de fréquence adaptatif pour estimer la phase de marche continue du membre controlatéral et assiste de manière synchrone la jambe parétique en suivant deux stratégies de contrôle différentes : (1) reproduire le mouvement de la jambe saine (stratégie d'écho) ou (2) induire une jambe saine modèle de marche sur la jambe parétique (stratégie de modèle). L'action du robot dépend de la phase de marche de la jambe assistée : pendant la position d'appui, le robot renforce le membre afin que le système composé de la jambe et de l'exosquelette puisse charger le poids de l'utilisateur et ne pas s'effondrer, tandis que pendant la phase d'oscillation, le robot guide le mouvement du membre selon le paradigme Assisted-As-Needed (AAN) créant un tunnel de force autour de la trajectoire prescrite.

- Procédures : Les sujets ont été invités à marcher sur un tapis roulant à une vitesse constante pendant des essais de 5 minutes. Tous les sujets ont effectué quatre types d'essais différents : (1) NoExo : les sujets ne portaient que les capteurs inertiels et les capteurs de pression de la semelle intérieure pour acquérir leur mouvement basal ; (2) Libre : les sujets portaient l'exosquelette bien que l'actionneur soit mécaniquement découplé, ce qui permettait le mouvement libre du genou ; (3) Écho : l'appareil a fourni une assistance à la marche selon la stratégie de contrôle de l'écho ; et (4) Pattern : l'appareil a fourni une assistance à la marche en suivant la stratégie Pattern. Lors des essais, les patients portaient un harnais de sécurité, bien qu'il ne supporte aucun poids. Avant l'exécution des essais, la vitesse de marche était auto-sélectionnée par les sujets à un niveau confortable. Les sujets se sont reposés entre les essais pendant au moins cinq minutes, afin d'éviter les effets d'adaptation et d'apprentissage d'un essai à l'autre.

Des sujets sains ont également effectué un essai préalable à vitesse de marche variable (VariableSpeed). Ils ont marché sur le tapis roulant comme dans la condition NoExo, bien que la vitesse de marche varie aléatoirement de 1km/h à 3km/h par pas de 0,2km/h pendant 15 secondes au moins.

- Prestataires d'intervention Un kinésithérapeute et un ingénieur sont présents lors des essais. Le premier est chargé d'évaluer la démarche basale des sujets et d'évaluer son état pendant que l'assistance est fournie. L'ingénieur est responsable de la gestion de l'appareil et de l'enregistrement des données.

Les deux chercheurs surveillent la fidélité à l'intervention par supervision directe.

• Modes de livraison Le protocole est fourni à un participant à la fois. Chaque patient complète le protocole une fois.
• Localisation Hôpital Beata María Ana (Madrid, Espagne)
• Adaptation et modifications Le protocole reste inchangé d'une application à l'autre. La seule adaptation aux patients est le choix de la vitesse de marche confortable pour les essais.