Controllo della locomozione su attività in continua variazione per gambe protesiche azionate da agilità

L'obiettivo generale di questo progetto è modellare la biomeccanica articolare umana sulla locomozione in continua variazione per consentire il controllo adattivo delle protesi motorizzate sopra il ginocchio. Gli amputati sopra il ginocchio spesso hanno difficoltà a svolgere le diverse attività della vita quotidiana con le protesi convenzionali a causa della mancanza di lavoro meccanico positivo e di controllo attivo. Le protesi motorizzate emergenti dispongono di motori in grado di eseguire queste funzioni mancanti, ma la biomeccanica sperimentata dall'utente dipende dal controllo di questi motori. Il modo in cui la protesi interagisce sia con l'utente che con l'ambiente può essere controllato attraverso l'impedenza articolare, ovvero la relazione tra movimento articolare e coppia. L'impedenza dell'articolazione protesica è tipicamente definita tramite rigidità, viscosità e angolo di equilibrio per fasi distinte dell'andatura all'interno di un insieme limitato di attività discrete, ma questo quadro non consente variazioni continue di attività stazionarie (ad esempio, camminare a diverse velocità/inclinazioni ) o transizioni continue tra attività (ad esempio, camminare per salire le scale). L'ipotesi centrale di questo progetto è che l'impedenza articolare variabile possa essere parametrizzata da un modello continuo basato su quantità misurabili chiamate variabili di fase e di compito. Questo progetto utilizzerà l'apprendimento automatico per identificare le funzioni di impedenza variabile da dati di soggetti abili, comprese le risposte alle perturbazioni congiunte nello spazio fase/compito per orientare la soluzione verso valori biologici. Il modello di impedenza risultante verrà utilizzato con stime in tempo reale delle variabili di fase e attività per controllare una protesi ginocchio-caviglia motorizzata personalizzata e l'Ossur PowerKnee durante le attività. La sperimentazione clinica comprenderà i seguenti esperimenti su soggetti umani.

Obiettivo 1.3: N = 5 soggetti normodotati verranno reclutati per il test iniziale dei controllori della camminata e delle scale. Una volta che la protesi motorizzata del ginocchio-caviglia avrà raggiunto prestazioni soddisfacenti, arruoleremo N = 5 soggetti amputati per convalidare questi controller.

Obiettivo 2.3: N = 5 soggetti normodotati verranno reclutati per il test iniziale dei controller di transizione da seduto a in piedi e cammina su scale. Una volta che la protesi motorizzata del ginocchio-caviglia avrà raggiunto prestazioni soddisfacenti, arruoleremo N = 5 soggetti amputati per convalidare questi controller.

Obiettivo 3.1: N=5 soggetti amputati saranno arruolati per validare l'interfaccia clinica per i controller della protesi motorizzata.

Obiettivo 3.2: N=5 soggetti amputati verranno iscritti per convalidare il trasferimento dei controller al PowerKnee.

Obiettivo 3.3: N = 10 soggetti amputati saranno arruolati in uno studio sui risultati di resistenza e simmetria con il PowerKnee rispetto alla loro protesi da portare a casa.