Protesi Motorizzate per Amputati degli Arti Inferiori

OBIETTIVO 1:

Per tutti gli studi, i partecipanti ripeteranno lo stesso protocollo sperimentale con le loro protesi passive e il nostro ginocchio motorizzato leggero combinato con caviglia motorizzata, semi-attiva e passiva. I ricercatori somministreranno anche un questionario basato su una scala Likert a 5 punti per valutare l'intuitività, la sicurezza, la domanda fisica e la domanda mentale per ogni condizione testata. I partecipanti avranno tempo per familiarizzare con il protocollo e la protesi in una sessione di formazione separata.

Parte 1: Sforzo nella camminata su piano e in pendenza. Lo studio valuterà lo sforzo di camminata mentre i partecipanti camminano su un tapis roulant strumentato alla loro velocità confortevole autoselezionata. L'esito primario del primo studio sarà lo sforzo dell'arto residuo misurato attraverso il picco di coppia di flessione dell'anca sul lato della protesi. Gli esiti secondari includeranno lo sforzo della gamba controlaterale, la simmetria dell'andatura e l'equilibrio. Il protocollo sperimentale verrà ripetuto per diverse pendenze (ad esempio, 0%, +/-10%) durante sessioni sperimentali separate.

Parte 2: Deambulazione su scale. Lo studio analizzerà velocità e sforzo durante la salita e discesa delle scale. I partecipanti deambuleranno su una scala strumentata che include sette gradini (quattro strumentati). L'esito primario per la salita delle scale sarà il rapporto tra il lavoro della protesi e il lavoro dell'arto residuo, mentre per la discesa delle scale i ricercatori utilizzeranno il lavoro del ginocchio e della caviglia sani. Lo sforzo dell'arto residuo, della gamba controlaterale e della parte superiore del corpo (forza del corrimano) saranno gli esiti secondari, insieme alla preferenza soggettiva.

Parte 3: Transizioni da seduto a in piedi. Questo studio valuterà la biomeccanica mentre il partecipante passa dalla posizione seduta a quella in piedi. I partecipanti eseguiranno transizioni da seduto a in piedi e da in piedi a seduto da una sedia senza braccioli al loro ritmo autoselezionato. I ricercatori valuteranno la biomeccanica di tutto il corpo simile ai nostri precedenti studi su seduto-in piedi e in piedi-seduto. L'esito primario di questo studio sarà il grado di asimmetria.

OBIETTIVO 2:

I partecipanti ripeteranno i protocolli sperimentali con le loro protesi prescritte e la nostra protesi motorizzata leggera utilizzando controllo elettromiografico diretto e controllo volitivo indiretto. Gli esperimenti saranno condotti in un laboratorio di motion capture per valutare la cinematica e la cinetica di tutto il corpo. I ricercatori somministreranno anche un questionario basato su una scala Likert a 5 punti per valutare l'intuitività, la sicurezza, la domanda fisica e la domanda mentale per ogni condizione testata. I partecipanti avranno tempo per familiarizzare con il protocollo e i controllori della protesi in sessioni di formazione dedicate.

Parte 1: Camminata in pendenza a diverse velocità e condizioni di carico. Questo studio valuterà la capacità di camminare a varie velocità su pendenze/discese mentre si trasportano oggetti. A tal fine, i partecipanti cammineranno su un tapis roulant strumentato sia alla loro velocità autoselezionata che al 130% della loro velocità autoselezionata con e senza tenere un carico di 20 libbre in entrambe le mani. La differenza tra il picco di coppia dell'anca sui lati sano e della protesi sarà utilizzata come esito primario. Gli esiti secondari includeranno la simmetria dell'andatura, l'equilibrio e la preferenza soggettiva. Durante sessioni separate, il protocollo sperimentale verrà ripetuto al 10% di pendenza positiva e al 10% di pendenza negativa.

Parte 2: Salita delle scale a diverse velocità e condizioni di carico. Questo studio valuterà la capacità di salire e scendere le scale sotto diverse velocità e condizioni di carico. I partecipanti saliranno una scala strumentata a velocità confortevoli e veloci autoselezionate. I partecipanti saliranno le scale a entrambe le velocità con e senza un oggetto di 20 libbre trasportato nelle mani o in uno zaino. La differenza tra il picco di coppia del ginocchio sui lati sano e della protesi sarà utilizzata come esito primario. Gli esiti secondari includeranno lo sforzo della gamba controlaterale, la simmetria dell'andatura e l'equilibrio.

Parte 3: Alzarsi, accovacciarsi, affondo e inginocchiarsi. Questo studio valuterà la capacità di alzarsi, accovacciarsi e fare affondi sotto diverse condizioni di carico. I partecipanti eseguiranno cinque ripetizioni di trasferimenti da seduto a in piedi. Poi, si accovacceranno, faranno affondi e si inginocchieranno cinque volte. L'esito primario sarà il carico di peso sulla protesi. Gli esiti secondari includeranno il tempo di completamento, lo sforzo articolare e la preferenza soggettiva.

OBIETTIVO 3:

I partecipanti ripeteranno i protocolli sperimentali con le loro protesi prescritte e la nostra protesi motorizzata leggera. Durante sessioni di formazione dedicate, avranno tempo per familiarizzare con il protocollo.

Parte 1: Circuito di deambulazione. I partecipanti eseguiranno dieci prove del circuito di deambulazione. Partendo da una sedia, alzandosi, camminando verso una scala a 4 gradini, salendo le scale fino a una piattaforma rialzata, continuando a camminare sulla piattaforma, girando, scendendo da una piattaforma intermedia usando una scala a due gradini, scendendo una rampa, camminando verso la sedia e terminando sedendosi. Successivamente, verranno completate dieci prove del circuito inverso, iniziando con il sedersi sulla sedia e terminando con la salita della rampa. L'esito primario sarà il tempo medio per completare il circuito. Gli esiti secondari saranno la cinematica articolare durante le transizioni e la preferenza soggettiva.

Parte 2: Velocità di camminata autoselezionata. I partecipanti eseguiranno il test di camminata cronometrato di 10 metri su un tapis roulant strumentato a ritmo autonomo. La velocità di camminata sarà l'esito primario. Gli esiti secondari includeranno la simmetria spazio-temporale dell'andatura e la preferenza soggettiva.

Parte 3: Amputee Mobility Predictor. Questo studio mira a valutare le misure di esito clinico utilizzando l'Amputee Mobility Predictor, una misura di performance affidabile validata per le persone con perdita dell'arto inferiore, per identificare le limitazioni nella mobilità protesica e misurare diverse attività di mobilità funzionale necessarie durante le attività della vita quotidiana.

Parte 4: Mobilità nel mondo reale. Questo studio fornirà una valutazione quantitativa della mobilità in ambienti complessi domestici e comunitari. A tal fine, i ricercatori misureranno la performance e la soddisfazione mentre i partecipanti svolgono comuni attività della vita quotidiana, che includeranno faccende domestiche (lavare i pavimenti, rifare i letti, cucinare, fare la spesa) e attività ricreative (portare a spasso il cane, passeggiare in un parco, giardinaggio). La preferenza soggettiva sarà l'esito primario e sarà valutata somministrando un questionario con valutazioni separate per intuitività, sicurezza, domanda fisica e domanda mentale. L'esito secondario sarà la cinematica, che i ricercatori valuteranno utilizzando un sistema di motion capture basato su IMU.