Réponse de chargement soléaire pendant la marche

Les participants sont affectés à un seul groupe dans cette étude scientifique fondamentale. Le protocole comprend le test d'un dispositif de cheville électrique portable et de son algorithme de contrôle pendant la marche sur tapis roulant. Le dispositif de cheville robotique est fixé au mollet et au pied du participant à l'aide d'une orthèse cheville-pied en plastique et de bandes Velcro. Le dispositif de cheville robotique sera porté du côté handicapé tandis que le côté controlatéral est libre pendant la marche. Le participant place le pied (côté hémiparétique) sur le dispositif de cheville robotique à l'aide du cadre orthétique personnalisé. L'articulation mécanique de l'appareil est alignée avec le centre de l'articulation de la cheville du participant. Une sangle enroulée autour de la circonférence de la tige attache la jambe du participant au dispositif de cheville pour s'assurer que l'articulation mécanique fait tourner l'articulation de la cheville. L'ajustement ne doit pas être inconfortablement serré, mais suffisamment serré pour empêcher un déplacement relatif (indésirable). Les câbles sont connectés à une paire de moteurs électriques qui appliquent un couple dans la direction de la flexion plantaire et de la dorsiflexion. L'appareil collecte les mesures de l'angle de l'articulation. Les moteurs sont régulés à l'aide de l'angle de l'articulation de la cheville de sorte que le dispositif robotique applique des perturbations de rotation de la cheville pour induire des changements dans l'activité du muscle soléaire. Le dispositif de cheville intègre des capteurs de pression placés sous la plante du pied au niveau du talon et des orteils pour collecter les forces de réaction verticales au sol.

Des capteurs électromyographiques (EMG) sont placés sur les groupes de muscles soléaire et tibial antérieur. Les capteurs EMG sont collés à l'aide d'un ruban biocompatible pour fixer les capteurs sur la peau. L'activité EMG est amplifiée, filtrée passe-bande (10-1000 Hz), échantillonnée à 3000 Hz et stockée. Un membre de l'étude sera disponible pour aider les participants à placer les capteurs EMG. La fréquence cardiaque et la pression artérielle sont surveillées avant le début du protocole. La cinématique des articulations de la cheville, du genou et de la hanche est enregistrée bilatéralement à l'aide d'électro-goniomètres portables. Les participants portent un harnais de sécurité qui est attaché à un système portable (rail aérien et trépied) pour éviter les chutes sans restreindre les mouvements. Un bouton d'arrêt d'urgence est disponible pour que les participants arrêtent immédiatement l'expérience. Les participants peuvent demander verbalement au personnel d'appuyer sur le bouton d'arrêt d'urgence.

Les participants marchent à une vitesse rapide et confortable auto-sélectionnée (par exemple, 3,5 à 4 km/h) pendant de courtes périodes de marche sur tapis roulant (4 à 6 minutes par période). Le tapis roulant est contrôlé de l'extérieur par un ordinateur pour régler la vitesse de la bande. La séance de marche devrait durer environ 60 à 90 minutes pour éviter la fatigue et les changements variables dans le temps des réponses musculaires. Pendant l'échauffement, la contraction volontaire maximale (MVC) de la flexion plantaire est collectée en position debout, et la cinématique de la marche, l'EMG musculaire et les forces de réaction au sol sont enregistrées en marchant sans porter le dispositif de cheville robotique.

Après l'échauffement, tout en marchant sur le tapis roulant en portant le dispositif robotique, des rotations de la cheville seront appliquées à l'aide de l'algorithme développé pour évoquer la réponse de chargement soléaire pendant la phase d'appui mi-tardif. L'algorithme de contrôle applique des perturbations de la cheville, qui sont des décalages de la cinématique naturelle de la cheville pour cibler la réponse de chargement soléaire dans la phase d'appui mi-tardive tous les 4 à 6 cycles de marche pour éviter l'accoutumance. L'amplitude, la vitesse et la synchronisation des perturbations sont contrôlées pendant la marche sur tapis roulant. En raison des paramètres uniques de la perturbation (amplitude et vitesse) appliquée par l'appareil, le risque de chute est minime car il est appliqué pendant une courte durée dans la phase d'appui pour évoquer une réponse musculaire (par exemple, il est analogue à un étirement mécanique réflexe). Par conséquent, la perturbation n'est pas appliquée pour guider ou assister le mouvement de la cheville, ce qui aura une influence majeure sur la cinématique de la marche. En dehors de la fenêtre de perturbation dans la position, la commande de la cheville est désactivée.

Pour tout cycle de pas, seules deux conditions sont possibles. Soit le participant est dans un état perturbé ou non perturbé. Pendant les cycles de pas perturbés, le participant porte le dispositif de cheville et il applique une force pour modifier le mouvement cheville-pied (c'est-à-dire que le dispositif est activé). Pendant les cycles de pas non perturbés, le participant porte le dispositif de cheville, mais il n'applique pas de force pour modifier le mouvement cheville-pied (c'est-à-dire que le dispositif est passif et non actif).

Une séance de marche consiste en 4 à 5 étapes de marche entrelacées d'étapes de marche perturbées et non perturbées (jusqu'à la collecte de données d'environ 30 étapes perturbées et non perturbées par étape de marche) laissant au moins une étape non perturbée avant une étape perturbée. Des pauses sont prévues entre les combats.

L'équipe d'étude surveillera en permanence le participant pendant une séance de marche et demandera verbalement des commentaires pour assurer le confort et la sécurité du participant. Des protections logicielles automatiques et manuelles sont placées pour arrêter la session si les performances dépassent les plages de vitesse ou de couple sûres/désirées. La séance de marche se termine par un retour au calme pour mesurer la cinématique articulaire, l'EMG musculaire et la marche propulsive sans porter l'appareil. À la fin des expériences, les capteurs portables seront délicatement retirés du corps. Le personnel de l'étude aidera le participant à retirer le dispositif de cheville.

L'étude implique un seul groupe recrutant 15 personnes sans conditions neurologiques connues ni antécédents de blessures orthopédiques. Les modifications de l'EMG soléaire seront comparées entre les pas de marche perturbés et non perturbés au cours d'une séance de marche. Pour la mesure principale (réponse EMG soléaire), la différence entre l'EMG non perturbé et perturbé sera évaluée par le test t de Student La taille de l'échantillon pour les personnes valides nous permet d'estimer, avec un niveau de confiance bilatéral de 95 % chacun, la réponse soléaire EMG à la perturbation dans une marge d'erreur de 5,4 % d'EMG non perturbé. Ce calcul est basé sur une étude précédente, où une analyse de groupe avec un s.d. Un changement de 0,87 % (% d'EMG non perturbé) a été observé dans l'EMG du soléaire en réponse à une perturbation du mouvement articulaire de 1 deg/s pendant la phase d'appui mi-tardive (c'est-à-dire que la variation de l'EMG du soléaire est linéairement liée à la vitesse et /ou amplitude des perturbations). Un s.d. similaire est supposé pour l'étude proposée, ce qui donne une taille d'échantillon de N = 15 personnes valides. De plus, un échantillon de 5 participants présentant une hémiparésie et des déficits de la marche dus à un accident vasculaire cérébral sera étudié afin d'examiner la faisabilité des algorithmes et du dispositif proposés pour évoquer la réponse de chargement soléaire. En raison du manque de disponibilité des données avec les participants post-AVC, s.d. changement % soléaire non perturbé L'EMG ne peut pas être défini avant d'effectuer des tests avec des individus après un AVC. Par conséquent, cette étude pilote fournira des résultats préliminaires pour caractériser l'EMG soléaire en raison des perturbations appliquées chez les personnes post-AVC.