Améliorer la fonction du bras à l'aide d'exosquelettes portables

Cette étude recueillera des données préliminaires évaluant un exosquelette d'assistance monté sur le corps pour faciliter l'utilisation des bras affaiblis par un AVC pour accomplir les tâches quotidiennes. L'hypothèse centrale est que les exosquelettes portables augmenteront la zone accessible pour améliorer la fonction et l'utilisation du membre altéré. La justification de cette approche s'appuie sur une littérature bien établie sur les effets de la décharge de l'épaule sur l'augmentation de l'espace de travail du bras lors d'un AVC.

Un échantillon de convenance de 30 sujets atteints d'une déficience chronique sera recruté pour participer. Les participants doivent avoir subi un seul accident vasculaire cérébral, être au moins 6 mois après l'AVC et être dans un état stable avec une déficience résiduelle affectant la fonction du bras. Les métadonnées du patient comprendront l'âge, la race, le sexe, la taille, le poids, le côté affecté et le temps écoulé depuis l'AVC. Des tests standardisés de la fonction du bras mesureront les scores de performance des sujets atteints d'un AVC au stade chronique avec et sans l'aide de l'exosquelette. À titre de contrôle de cohérence, les scores seront évalués par au moins deux évaluateurs indépendants le même jour. L'hypothèse centrale sera testée pour atteindre notre objectif à travers les 3 objectifs spécifiques suivants :

Objectif 1. Démontrer que le support gravitationnel d'un exosquelette portable peut augmenter l'espace de travail accessible après un AVC. L'assistance à la gravité réduit les synergies musculaires anormales (c'est-à-dire les schémas de co-activation) pendant les tâches d'extension des bras, mais n'a pas été démontrée chez les adultes non sédentaires présentant une déficience. L'approche combinant des plastiques imprimés en 3D renforcés de fibres de carbone, un stockage d'énergie à base de caoutchouc naturel et des mécanismes de profil de force personnalisés permet des mécanismes similaires qui ont fait leurs preuves dans les accoudoirs fixes, mais dans un emballage portable. Pour tester si des résultats similaires peuvent être obtenus avec un nouveau système léger, les participants tenteront d'effectuer des balayages de surface maximale dans chacun des trois plans directionnels (sagittal, frontal, transversal) dans deux conditions expérimentales (sans assistance, assistés par notre exosquelette portable). L'espace de travail de portée dans chaque plan sera mesuré par les données cinématiques d'un système de capture de mouvement Optitrack à 5 caméras avec le centre du poignet pris comme point final de portée. Il est prévu que l'utilisation de l'exosquelette portable produira des améliorations très significatives dans les trois directions de l'espace de travail à portée plane par rapport au mouvement non assisté, similaire à ce qui a été démontré précédemment avec des systèmes robotiques fixes (c'est-à-dire lourds) dans le plan transversal.

Objectif 2. Déterminer si un exosquelette d'épaule portable peut améliorer la fonction de la main après un AVC. Bien que le déchargement des épaules soit connu pour améliorer la zone de travail accessible en réduisant la co-contraction des biceps, il peut ou non réduire suffisamment la co-contraction des muscles du poignet, laissant le sujet capable d'atteindre mais pas de saisir des objets. Un dispositif d'assistance secondaire au poignet peut être nécessaire à certaines personnes pour leur permettre d'ouvrir suffisamment la main pour interagir avec des objets ménagers. Pour évaluer, les participants handicapés effectueront une extension simultanée du poignet et des doigts tout en portant l'exosquelette d'épaule et tenteront de ramasser des objets de différentes tailles à partir du test de bras de recherche d'action (ARAT), du test de fonction motrice de loup (WMFT) et de la boîte et des blocs ( BBT). Pour ceux qui sont incapables de saisir les objets des kits de test ARAT et WMFT, les angles des articulations du poignet et des doigts seront enregistrés ainsi que la quantité d'assistance nécessaire pour étendre les doigts et le pouce dans une pose de préhension fonctionnelle. Il est prévu que des améliorations notables dans les résultats des tests d'évaluation résulteront de l'assistance portable, et que le test d'extension des doigts stratifiera la population en deux groupes : a) ceux qui n'ont pas besoin d'assistance manuelle supplémentaire, et b) ceux qui ont besoin à la fois de l'épaule et assistance manuelle (électrique ou non) pour interagir avec les objets à tester.

Objectif 3. Quantifier les effets de l'assistance d'un exosquelette d'épaule portable sur les changements dans l'utilisation fonctionnelle du membre handicapé en milieu clinique et à domicile. L'augmentation de l'amplitude des mouvements ne conduit pas toujours à des améliorations fonctionnelles dans les tâches quotidiennes qui impliquent à la fois le positionnement du bras et le contrôle de la motricité fine de la main. Ce travail évaluera les changements dans l'utilisation fonctionnelle des objets quotidiens à l'aide de tests d'évaluation clinique bien établis suivis d'un essai à domicile d'un exosquelette portable sur mesure. Les participants ayant une déficience effectueront des évaluations cliniques standardisées dans un environnement de laboratoire qui se sont avérées en corrélation avec la performance fonctionnelle des activités de la vie quotidienne, y compris WMFT, ARAT et BBT. Les participants rempliront ensuite un journal d'activité motrice (MAL) basé sur l'activité effectuée au cours de la semaine précédente comme référence, avant de porter l'exosquelette à la maison pendant une période de 1 à 2 heures par jour pendant au moins 5 jours. À la fin de la période à domicile, les participants rempliront une échelle d'utilisabilité du système et une deuxième MAL correspondant aux activités effectuées en portant l'exosquelette. On s'attend à ce que les sujets accomplissent plus de tâches en moins de temps, avec moins d'effort et avec des taux de réussite plus élevés dans les tests cliniques et les évaluations à domicile.

En cas de succès, les exosquelettes montés sur le corps ont le potentiel de permettre un entraînement et une récupération omniprésents de la fonction du bras à la maison, prolongeant considérablement le temps d'entraînement thérapeutique des patients présentant des déficits à long terme.