Soleus terhelési válasz séta közben

Ebben az alapvető tudományos tanulmányban a résztvevőket egyetlen csoportba osztják be. A protokoll magában foglalja egy viselhető bokaeszköz és annak vezérlő algoritmusának tesztelését futópadon való járás közben. A robot bokaeszközt műanyag boka-láb ortézis és tépőzáras pántok segítségével rögzítik a résztvevő vádlijához és lábfejéhez. A robotboka eszközt a sérült oldalon kell viselni, míg az ellenoldali oldal szabadon járás közben. A résztvevő a lábfejét (hemiparetikus oldal) az egyedi ortopédiai keret segítségével a robotboka eszközre helyezi. A készülék mechanikus ízülete egy vonalban van a résztvevő bokaízületének középpontjával. A szár kerülete körül hurkolt heveder rögzíti a résztvevő lábát a bokaeszközhöz, így biztosítva, hogy a mechanikus ízület elforgatja a bokaízületet. Az illeszkedés ne legyen kellemetlenül szoros, de elég szoros ahhoz, hogy megakadályozza a viszonylagos (nem kívánt) elmozdulást. A kábelek egy pár villanymotorhoz vannak csatlakoztatva, amelyek nyomatékot fejtenek ki a plantarflexiós és a dorsiflexiós irányban. A készülék összegyűjti a csatlakozási szög méréseit. A motorokat a bokaízület szögével szabályozzák úgy, hogy a roboteszköz bokaforgatási zavarokat alkalmaz, hogy változásokat idézzen elő a talpizom aktivitásában. A bokakészülék nyomásérzékelőket integrál a láb talpa alá, a saroknál és a lábujjnál, hogy összegyűjtse a függőleges talajreakciós erőket.

Az elektromiográfiás (EMG) érzékelőket a talp és a sípcsont elülső izomcsoportjaira helyezik. Az EMG érzékelőket biokompatibilis szalaggal ragasztják, hogy az érzékelőket a bőrre rögzítsék. Az EMG-aktivitást felerősítik, sáváteresztő szűréssel (10-1000 Hz), 3000 Hz-en mintát vesznek, és tárolják. A vizsgálat egyik tagja segít a résztvevőknek az EMG-érzékelők elhelyezésében. A pulzusszámot és a vérnyomást a protokoll kezdete előtt ellenőrizzük. A boka-, térd- és csípőízületek kinematikáját hordható elektro-goniométerekkel bilaterálisan rögzítjük. A résztvevők biztonsági hevedert viselnek, amelyet egy hordozható rendszerhez (felső sínhez és állványhoz) rögzítenek, hogy megakadályozzák a leesést a mozgás korlátozása nélkül. Egy vészleállító gomb áll a résztvevők rendelkezésére a kísérlet azonnali leállításához. A résztvevők szóban kérhetik a személyzetet a vészleállító gomb megnyomására.

A résztvevők saját maguk által választott kényelmes gyorsasággal (pl. 3,5-4 km/h) sétálnak a futószalagos gyaloglás rövid rohamai során (4-6 perc per menet). A futópadot külsőleg egy számítógép vezérli a szalag sebességének beállításához. A járás várhatóan 60-90 percig tart, hogy elkerüljük a fáradtságot és az izomreakciók időben változó változásait. A bemelegítés során a talpi flexor maximális akaratlagos összehúzódását (MVC) álló helyzetben összegyűjtjük, és rögzítjük a járáskinematikát, az izom-EMG-t és a talajreakciós erőket a robotboka-készülék viselése nélküli gyaloglás során.

A bemelegítést követően, a roboteszközt viselő futópadon járás közben a kifejlesztett algoritmus segítségével bokaforgatásokat alkalmaznak, hogy a középső-késői tartási fázisban kiváltsák a talp terhelési reakcióját. A vezérlő algoritmus bokaperturbációkat alkalmaz, amelyek a természetes boka kinematikájától való eltolódások, hogy megcélozzák a talp terhelési reakcióját a középső késői tartási fázisban minden második 4-6 járásciklusban, hogy megakadályozzák a megszokást. A perturbáció mértékét, sebességét és időzítését a futópadon való járás során szabályozzák. Az eszköz által alkalmazott perturbáció egyedi paraméterei (nagyság és sebesség) miatt minimális az esés kockázata, mivel az állásfázisban rövid ideig alkalmazzák izomreakció kiváltására (pl. analóg a mechanikus nyújtással). reflex). Ezért a perturbációt nem alkalmazzák a boka mozgásának irányítására vagy segítésére, ami jelentős hatással lesz a járás kinematikájára. Az álláson belüli zavaró ablakon kívül a bokavezérlés ki van kapcsolva.

Bármely lépésciklushoz csak két feltétel lehetséges. A résztvevő vagy zavart vagy zavartalan állapotban van. A zavart lépésciklusok során a résztvevő a bokaeszközt viseli, és erőt fejt ki a boka-láb mozgásának megváltoztatására (azaz az eszköz aktiválva van). A zavartalan lépésciklusok során a résztvevő viseli a bokakészüléket, de az nem fejt ki erőt a boka-láb mozgásának megváltoztatására (azaz az eszköz passzív és nem aktív).

Egy járásmenet 4-5 gyaloglásból áll, amelyek egymásba kapcsolják a zavart és zavartalan sétalépéseket (amíg járásonként körülbelül 30 zavart és zavartalan lépés adatait nem gyűjtjük), így legalább egy zavartalan lépés marad a zavart lépés előtt. A mérkőzések között pihenőt biztosítanak.

A vizsgálati csoport folyamatosan figyeli a résztvevőt a járás során, és szóban visszajelzést kér, hogy biztosítsa a résztvevő kényelmét és biztonságát. Automatikus és kézi szoftveres biztosítékok vannak elhelyezve a munkamenet leállítására, ha a teljesítmény meghaladja a biztonságos/kívánt sebesség- vagy nyomatéktartományt. A járást lehűtéssel fejezzük be, hogy mérjük az ízületi kinematikát, az izom-EMG-t és a propulziós járást a készülék viselése nélkül. A kísérletek végén a hordható érzékelőket óvatosan eltávolítják a testből. A vizsgálati személyzet segít a résztvevőnek levenni a bokakészüléket.

A tanulmányban egyetlen csoport vesz részt, amelyben 15 olyan személy vett részt, akiknek nincs ismert neurológiai állapota vagy ortopédiai sérülése. A talp EMG változásait összehasonlítják a zavart és zavartalan járáslépések között a járás során. Az elsődleges mérőszám (soleus EMG válasz) esetében a nem perturbált és a zavart EMG közötti különbséget Student-féle t-próbával értékeljük. A munkaképes egyének mintanagysága lehetővé teszi a becslést, kétoldalú, 95%-os megbízhatósági szinttel. mindegyik a perturbációra adott soleus EMG válasz 5,4%-os nem-perturbált EMG hibahatáron belül. Ez a számítás egy korábbi tanulmányon alapul, ahol egy csoportelemzés s.d. 0,87%-os változást (% nem zavart EMG) figyeltek meg a talp EMG-ben az 1 fok/s-os ízületi mozgászavarra válaszul a középső késői tartási fázisban (azaz a talp EMG változása lineárisan összefügg a sebességgel és /vagy a perturbációk amplitúdója). Egy hasonló s.d. feltételezzük a javasolt vizsgálathoz, amely N=15 munkaképes egyedből álló mintát eredményez. Ezen túlmenően egy 5 fős, hemiparesisben és stroke miatti járászavarban szenvedő résztvevőből álló mintát vizsgálnak meg, hogy megvizsgálják a javasolt algoritmusok és a talpterhelési reakció kiváltására szolgáló eszköz megvalósíthatóságát. A stroke utáni résztvevőkkel kapcsolatos adatok hiánya miatt s.d. változás % zavartalan talp Az EMG nem határozható meg a stroke utáni egyéneken végzett vizsgálat előtt. Ezért ez a kísérleti tanulmány előzetes eredményeket fog nyújtani a talp EMG jellemzésére a stroke utáni emberekben alkalmazott perturbációk miatt.