Migliorare la funzione del braccio utilizzando esoscheletri indossabili

Questo studio raccoglierà dati preliminari valutando un esoscheletro assistivo montato sul corpo per facilitare l'uso delle braccia danneggiate dall'ictus per completare le attività quotidiane. L'ipotesi centrale è che gli esoscheletri portatili aumenteranno l'area raggiungibile per migliorare la funzione e l'uso dell'arto danneggiato. La logica di questo approccio si basa su una letteratura consolidata sugli effetti dello scarico della spalla sull'aumento dello spazio di lavoro del braccio durante l'ictus.

Verrà reclutato per partecipare un campione di convenienza di 30 soggetti con compromissione cronica. I partecipanti devono aver subito un singolo ictus, essere almeno 6 mesi dopo l'ictus ed essere in condizioni stabili con compromissione residua che influisce sulla funzione del braccio. I metadati del paziente includeranno età, razza, sesso, altezza, peso, lato colpito e tempo dall'ictus. I test standardizzati sulla funzionalità del braccio misureranno i punteggi delle prestazioni di soggetti affetti da ictus in stadio cronico con e senza l'assistenza dell'esoscheletro. Come controllo di coerenza, i punteggi saranno valutati da almeno due valutatori indipendenti nello stesso giorno. L'ipotesi centrale sarà testata per raggiungere il nostro obiettivo attraverso i seguenti 3 obiettivi specifici:

Obiettivo 1. Dimostrare che il supporto gravitazionale di un esoscheletro portatile può aumentare lo spazio di lavoro raggiungibile dopo l'ictus. Il supporto gravitazionale riduce le sinergie muscolari anormali (cioè i modelli di co-attivazione) durante le attività di estensione del braccio, ma non è stato dimostrato negli adulti non sedentari con menomazione. L'approccio che combina plastica stampata in 3D rinforzata con fibra di carbonio, accumulo di energia a base di gomma naturale e meccanismi di profilo di forza personalizzati consente meccaniche simili che hanno dimostrato successo nei supporti per le braccia fissi ma in un pacchetto portatile. Per verificare se è possibile ottenere risultati simili con un nuovo sistema leggero, i partecipanti tenteranno di eseguire spazzate dell'area massimale in ciascuno dei tre piani direzionali (sagittale, frontale, trasversale) in due condizioni sperimentali (non assistite, assistite dal nostro esoscheletro portatile). La portata dell'area di lavoro in ogni piano sarà misurata dai dati cinematici di un sistema di acquisizione del movimento Optitrack a 5 telecamere con il centro del polso preso come punto finale della portata. Si prevede che l'uso dell'esoscheletro portatile produrrà miglioramenti altamente significativi in ​​tutte e tre le direzioni dell'area di lavoro planare rispetto al movimento non assistito, simile a quanto è stato dimostrato in precedenza con sistemi robotici stazionari (cioè pesanti) nel piano trasversale.

Obiettivo 2. Determinare se un esoscheletro portatile per la spalla può migliorare la funzione della mano dopo l'ictus. Mentre è noto che lo scarico della spalla migliora l'area di lavoro raggiungibile riducendo la co-contrazione dei bicipiti, può o meno ridurre sufficientemente la co-contrazione dei muscoli del polso, lasciando il soggetto in grado di raggiungere ma non afferrare gli oggetti. Alcuni individui potrebbero aver bisogno di un dispositivo di assistenza secondario al polso per consentire loro di aprire la mano quanto basta per interagire con gli oggetti domestici. Per valutare, i partecipanti con disabilità eseguiranno l'estensione simultanea del polso e delle dita mentre indossano l'esoscheletro della spalla e tenteranno di raccogliere oggetti di varie dimensioni dall'Action Research Arm Test (ARAT), Wolf Motor Function Test (WMFT) e Box and Blocks ( BBT) kit di test. Per coloro che non sono in grado di afferrare oggetti dai kit di test ARAT e WMFT, verranno registrati gli angoli delle articolazioni del polso e delle dita insieme alla quantità di assistenza necessaria per estendere le dita e il pollice in una posa di presa funzionale. Si prevede che notevoli miglioramenti nei punteggi dei test di valutazione risulteranno dall'assistenza portatile e che il test di estensione delle dita stratificherà la popolazione in due gruppi: a) coloro che non necessitano di assistenza manuale aggiuntiva e b) coloro che necessitano sia della spalla che assistenza manuale (alimentata o meno) per interagire con gli oggetti di prova.

Obiettivo 3. Quantificare gli effetti dell'assistenza da parte di un esoscheletro di spalla portatile sui cambiamenti nell'uso funzionale dell'arto danneggiato in ambito clinico e domiciliare. L'aumento della gamma di movimento non sempre porta a miglioramenti funzionali nelle attività quotidiane che coinvolgono sia il posizionamento del braccio che il controllo motorio fine nella mano. Questo lavoro valuterà i cambiamenti nell'uso funzionale degli oggetti quotidiani utilizzando test di valutazione clinica consolidati seguiti da una prova interna di un esoscheletro portatile su misura. I partecipanti con disabilità eseguiranno valutazioni cliniche standardizzate in un ambiente di laboratorio che hanno dimostrato di essere correlate con le prestazioni funzionali delle attività della vita quotidiana tra cui WMFT, ARAT e BBT. I partecipanti completeranno quindi un registro delle attività motorie (MAL) basato sull'attività svolta nell'ultima settimana come riferimento, prima di indossare l'esoscheletro a casa per un periodo di 1-2 ore al giorno per almeno 5 giorni. Alla fine del periodo in casa, i partecipanti completeranno una scala di usabilità del sistema e un secondo MAL corrispondente alle attività svolte indossando l'esoscheletro. Si prevede che i soggetti completeranno più attività in meno tempo, con meno sforzo e con tassi di successo più elevati sia nei test clinici che nelle valutazioni a domicilio.

In caso di successo, gli esoscheletri montati sul corpo hanno il potenziale per consentire l'allenamento onnipresente e il recupero della funzione del braccio a casa, prolungando notevolmente il tempo di allenamento terapeutico dei pazienti con deficit a lungo termine.