Sviluppo di un controllore in tempo reale per stimare le prestazioni di deambulazione utilizzando un esoscheletro bilaterale della caviglia
1 giugno 2026 aggiornato da: University of Nebraska
Sviluppo del Controllo per Abilitare l'Assistenza Individualizzata negli esoscheletri robotici della caviglia
Questo studio sta sviluppando e testando un nuovo controller per un esoscheletro robotico della caviglia (Biomotum) che può adattarsi in tempo reale per supportare meglio le persone mentre camminano.
Il sistema impara come si muove ogni persona e cambia automaticamente la quantità e la tempistica dell'assistenza per rendere la camminata più facile ed efficiente.
Utilizzando le informazioni della persona che indossa il dispositivo, l'esoscheletro può trovare rapidamente il livello di supporto che funziona meglio per loro.
L'obiettivo a lungo termine è creare un'assistenza personalizzata alla deambulazione che possa aiutare le persone con limitazioni di mobilità a muoversi più comodamente e con meno sforzo.
Panoramica dello studio
Stato
Non ancora reclutamento
Condizioni
Intervento / Trattamento
Descrizione dettagliata
Questo progetto mira a sviluppare e testare un controller adattivo in tempo reale per un esoscheletro robotico della caviglia (Biomotum) che personalizza l'assistenza per ogni utente minimizzando il costo metabolico e ottimizzando i pattern di attivazione muscolare durante la deambulazione.
Utilizzando l'ottimizzazione con l'uomo nel ciclo e la modellazione muscoloscheletrica avanzata, il controller regolerà dinamicamente l'entità e la tempistica della coppia per ottenere prestazioni ottimali più rapidamente rispetto ai metodi attuali.
Tipo di studio
Interventistico
Iscrizione (Stimato)
6
Fase
- Non applicabile
Contatti e Sedi
Questa sezione fornisce i recapiti di coloro che conducono lo studio e informazioni su dove viene condotto lo studio.
Contatto studio
- Nome: Farah Fallahtafi, PhD
- Numero di telefono: 4025543075
- Email: ffallahtafti@unomaha.edu
Luoghi di studio
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Nebraska
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Omaha, Nebraska, Stati Uniti, 68108
- Biomechanics Research Building, University of Nebraska at Omaha
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Criteri di partecipazione
I ricercatori cercano persone che corrispondano a una certa descrizione, chiamata criteri di ammissibilità. Alcuni esempi di questi criteri sono le condizioni generali di salute di una persona o trattamenti precedenti.
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
- Adulto
Accetta volontari sani
Sì
Descrizione
Criteri di inclusione:
- in grado di camminare autonomamente su un tapis roulant per 10 minuti,
- privo di condizioni neurologiche, cardiovascolari, polmonari o muscoloscheletriche che limitino il cammino e l'esercizio fisico,
- nessun dolore o infortunio attuale agli arti inferiori,
- in grado di indossare un esoscheletro e un'imbracatura di sicurezza, può fornire il consenso informato
Criteri di esclusione:
- storia di malattia neurologica che abbia influenzato l'andatura o l'equilibrio,
- infortunio o intervento chirurgico muscoloscheletrico attuale o recente agli arti inferiori,
- dolore cronico agli arti inferiori durante il cammino,
- incapacità di partecipare a un esercizio fisico di intensità moderata,
- necessità di un dispositivo di assistenza per camminare,
- qualsiasi malattia metabolica o sistemica che potrebbe essere aggravata dall'esercizio fisico
Piano di studio
Questa sezione fornisce i dettagli del piano di studio, compreso il modo in cui lo studio è progettato e ciò che lo studio sta misurando.
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Scopo principale: Fattibilità del dispositivo
- Assegnazione: N / A
- Modello interventistico: Assegnazione di gruppo singolo
- Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)
Armi e interventi
Gruppo di partecipanti / Arm |
Intervento / Trattamento |
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Sperimentale: Studio a Braccio Singolo di un Controllore Personalizzato per esoscheletro robotico della caviglia
Questo braccio utilizza un disegno within-subject con due metodi di stima del costo metabolico rispetto alla misura gold standard del costo metabolico, in cui un singolo partecipante è sottoposto a due misurazioni distinte.
Questo disegno consente un confronto diretto degli effetti di ciascun metodo (cioè, stima versus gold standard) all'interno dello stesso individuo, minimizzando la variabilità intersoggettiva e migliorando la potenza statistica dell'analisi.
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Questo intervento utilizza un esoscheletro robotico per la caviglia equipaggiato con un controllore adattivo in tempo reale che regola la coppia di flessione plantare in base alla meccanica del cammino di ciascun partecipante.
A differenza dei controllori standard per esoscheletri che utilizzano livelli di assistenza fissi o pre-programmati, questo sistema impiega l'ottimizzazione con l'uomo nel ciclo per aggiornare continuamente l'entità e la tempistica della coppia durante la deambulazione su tapis roulant. Il controllore integra stime metaboliche, dati cinematici e modellazione muscolo-scheletrica per identificare schemi di assistenza personalizzati che riducono lo sforzo del cammino e migliorano l'efficienza di attivazione muscolare. I partecipanti completano più prove di deambulazione mentre il controllore modifica automaticamente l'assistenza per determinare le impostazioni personalizzate ottimali. |
Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Operazione in tempo reale di successo del controllore dell'esoscheletro robotico per la caviglia
Lasso di tempo: fino al completamento dello studio, in media 1 anno
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La fattibilità del dispositivo sarà valutata mediante il funzionamento in tempo reale riuscito dell'esoscheletro robotico della caviglia e del controller adattivo durante la camminata sul tapis roulant.
La fattibilità è definita come la capacità del controller di generare, aggiornare e applicare continuamente la coppia assistenziale in tempo reale sulla base dei dati biomeccanici e fisiologici in arrivo senza guasti del sistema, interruzioni o terminazioni relative alla sicurezza.
Il funzionamento riuscito sarà confermato dalla funzione continua del controller e dall'acquisizione sincronizzata dei dati attraverso le prove di camminata.
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fino al completamento dello studio, in media 1 anno
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Misure di risultato secondarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Tasso Metabolico Netto Durante la Camminata Assistita da esoscheletro Misurato Mediante Calorimetria Indiretta
Lasso di tempo: durante il completamento dello studio, in media 1 anno
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Il consumo netto di ossigeno (VO₂) e la produzione di anidride carbonica (VCO₂) saranno misurati durante la camminata sul tapis roulant mediante calorimetria indiretta (Cosmed K5, Cosmed USA Inc., Chicago, IL).
Il tasso metabolico sarà calcolato utilizzando equazioni standard durante condizioni di camminata a regime stazionario. Le misurazioni saranno raccolte a intervalli regolari per caratterizzare la domanda metabolica sotto diverse configurazioni di assistenza dell'esoscheletro. |
durante il completamento dello studio, in media 1 anno
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Tasso Metabolico Stimato Derivato dalla Modellazione Muscolo-Scheletrica dello Spazio Articolare
Lasso di tempo: fino al completamento dello studio, in media 1 anno
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La velocità metabolica stimata sarà derivata da modelli muscoloscheletrici dello spazio articolare utilizzando dati cinematici e cinetici raccolti durante la camminata su tapis roulant.
Le stime basate sul modello saranno calcolate su base passo-passo per fornire una stima indiretta della domanda metabolica che può essere confrontata con misurazioni dirette della calorimetria indiretta.
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fino al completamento dello studio, in media 1 anno
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Attivazione Muscolare dell'Arto Inferiore Stimata Derivata dalla Modellizzazione Muscolo-Scheletrica dello Spazio Articolare
Lasso di tempo: per tutta la durata dello studio, in media 1 anno
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I pattern di attivazione muscolare degli arti inferiori saranno stimati utilizzando modelli muscolo-scheletrici nello spazio articolare, basati su dati di motion capture e di forza di reazione al suolo raccolti durante la camminata su tapis roulant.
I valori stimati di attivazione muscolare saranno calcolati su base passo-passo per caratterizzare l'impegno neuromuscolare durante la deambulazione assistita da esoscheletro.
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per tutta la durata dello studio, in media 1 anno
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Attivazione Muscolare dell'Arto Inferiore Misurata Tramite Elettromiografia di Superficie Durante la Camminata
Lasso di tempo: fino al completamento dello studio, in media 1 anno
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L'attivazione muscolare dei muscoli degli arti inferiori (ad esempio, tibiale anteriore, gastrocnemio mediale, gastrocnemio laterale, soleo) verrà misurata durante la camminata sul tapis roulant utilizzando l'elettromiografia di superficie (Delsys).
I segnali EMG verranno raccolti in modo continuo ed elaborati per quantificare i pattern di attivazione muscolare durante la deambulazione assistita dall'esoscheletro.
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fino al completamento dello studio, in media 1 anno
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Durante le prove di camminata sul tapis roulant condotte in una singola visita di studio
Lasso di tempo: per tutta la durata dello studio, in media 1 anno
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La convergenza dei parametri del controller sarà valutata durante le prove di ottimizzazione con l'uomo nel ciclo, analizzando le variazioni dei parametri di guadagno e temporizzazione del controller attraverso successive sessioni di deambulazione.
La convergenza è definita come la stabilizzazione dei parametri del controller entro un intervallo predefinito durante il processo di ottimizzazione.
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per tutta la durata dello studio, in media 1 anno
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Collaboratori e investigatori
Qui è dove troverai le persone e le organizzazioni coinvolte in questo studio.
Sponsor
Collaboratori
Investigatori
- Investigatore principale: Farah Fallahtafti, PhD, Department of Biomechanics, University of Nebraska at Omaha
Studiare le date dei record
Queste date tengono traccia dell'avanzamento della registrazione dello studio e dell'invio dei risultati di sintesi a ClinicalTrials.gov. I record degli studi e i risultati riportati vengono esaminati dalla National Library of Medicine (NLM) per assicurarsi che soddisfino specifici standard di controllo della qualità prima di essere pubblicati sul sito Web pubblico.
Studia le date principali
Inizio studio (Stimato)
1 giugno 2026
Completamento primario (Stimato)
1 agosto 2026
Completamento dello studio (Stimato)
1 dicembre 2026
Date di iscrizione allo studio
Primo inviato
5 dicembre 2025
Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
30 gennaio 2026
Primo Inserito (Effettivo)
6 febbraio 2026
Aggiornamenti dei record di studio
Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)
2 giugno 2026
Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC
1 giugno 2026
Ultimo verificato
1 dicembre 2025
Maggiori informazioni
Termini relativi a questo studio
Parole chiave
Altri numeri di identificazione dello studio
- 0587-25-FB
- 55136 (Altro numero di sovvenzione/finanziamento: Nebraska Research Initiative)
Piano per i dati dei singoli partecipanti (IPD)
Hai intenzione di condividere i dati dei singoli partecipanti (IPD)?
NO
Descrizione del piano IPD
Gli IPD non saranno condivisi perché le misurazioni dirette vengono effettuate solo per le misurazioni basali che il software di modellazione utilizzerà.
Gli script e il codice utilizzati saranno condivisi tramite open source, ma ciò non include i dati dei soggetti.
Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio
Studia un prodotto farmaceutico regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti
No
Studia un dispositivo regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti
Sì
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