뇌졸중 후 발목 로봇 공학

이 제안은 발이 떨어지는 편마비(반신, 부분 마비 뇌졸중 환자, 발이 제대로 들리지 않고 발을 치울 수 없음)의 보행 기능을 개선하기 위해 지상 이동 훈련 중에 사용되는 휴대용 발목 로봇(AMBLE)을 조사합니다. 걷는 동안. 뇌졸중 생존자의 약 30%는 이동성을 손상시키고 낙상 위험을 증가시키는 영구적인 발목 약화를 남깁니다. 현재 족부 하강이 있는 뇌졸중 생존자는 안전을 위해 지팡이나 기타 보조 장치, 종종 발목 보조기(AFO)를 착용하고 생활합니다. 이러한 보조 장치는 근본적인 신경학적 족부 하강 문제를 반전시키거나 감소시키지 않습니다. 보행과 균형에서 발목 기능의 중요한 역할을 인식하고 하지의 원위 부분이 뇌졸중 후 가장 큰 손상을 입는 경우가 많다는 점을 인식한 연구자들은 치료사가 모양을 잡는 데 도움을 주는 도구로 휴대용 발목 로봇을 고안했습니다. 걷기 회복.

AMBLE 및 그 기본 제어 시스템은 환자가 한 단계에서 다른 단계로 걷는 방식에 대한 정보를 사용하여 신경과학자들이 운동 학습이라고 부르는 프로세스를 통해 보행 회복을 재훈련하도록 돕기 위해 발 들어올리기를 지원하고 형성합니다. 부분적으로 마비된 뇌졸중 생존자의 이동 노력과 로봇이 "필요할 때만" 시기적절한 지원을 결합한 것이 뇌졸중 후 운동 회복의 핵심임을 보여줍니다. 따라서, 발목 로봇은 목발이 아니라 인간이 의지 학습의 더 많은 부분을 인계하도록 인간 로봇 학습을 용이하게 하기 위해 점진적으로 학습자의 "비켜가는" 학습 및 측정 장치입니다.

메릴랜드 대학의 연구팀은 뇌졸중의 초기 및 만성 단계 모두에서 발목 운동 제어를 향상시킬 수 있는 운동 학습 공식으로 프로그래밍된 부피가 큰 실험실 로봇을 사용하여 앉은 자세 및 러닝머신 기반 로봇 지원 훈련을 사용하는 4개의 선행 연구에서 시연했습니다. 도움 없이 지상 보행을 개선할 수 있습니다. 뇌졸중 생존자의 상당 부분이 뇌졸중이 발생한 지 몇 년이 지난 후에도 런닝머신에서 걷는 동안 로봇 훈련의 30-45분 세션 3회 중 6주 동안 걷는 동안 자발적인(로봇의 도움을 받지 않음) 발목 들어올리기의 세션별 회복을 보여주었습니다. 사실, 주당 3회 세션의 2주 동안 발목 로봇 공학 훈련이 발 떨어짐을 줄이기 위한 대부분의 운동 학습 회복을 위한 시간 프로필인 것으로 밝혀졌습니다. 이 정보는 아래에 설명된 연구 설계에 정보를 제공했습니다.

이전 연구는 부피가 크고 무겁고(~8lbs) 고가의 실험용 로봇을 사용하여 수행되었으며 와이어로 묶여 있기 때문에 착석 또는 러닝머신 기반 훈련만 허용했습니다. 이것은 물리 치료사가 사용할 수 있는 방법을 크게 제한하며 물리 치료사가 실제로 사용하기 쉽도록 적절하게 구성되지 않았습니다. NextStep Robotics는 물리 치료사 및 기타 재활 임상의의 많은 입력을 통해 발목 로봇 모터 학습 프로그램을 발명하고 치료사에게 스트로크가 얼마나 잘되는지 정확하게 알려주는 블루투스 컨트롤을 통해 어디서나 지상에서 사용할 수 있는 휴대용 경량 로봇으로 만들었습니다. 생존자들은 단계적으로 배우고 있습니다. 메릴랜드 대학 정형외과 및 재활 연구소에서 일상적인 외래환자 뇌졸중 이동성 회복 훈련에 완전히 통합된 물리 치료사와 함께 연구에서 조사자가 테스트를 시도하는 것은 실제로 사용하도록 구성된 이 새로운 휴대용 발목 로봇입니다.

NINDS(National Institute of Neurological Disorders and Stroke)의 U44 Award는 일반적인 단일 단계 무작위 임상 연구가 아니라 첫 해에 로봇의 상용 설계를 완료하는 I상, 수년에 걸쳐 이어지는 II상 무작위 임상 시험으로 구성됩니다. 발목 로봇의 최종 상용 버전의 2-4.

2상(1상에서 상업적 디자인 완료 후)은 무작위(우연히 그룹 할당), 맹검(환자 그룹 할당을 알지 못하는 기술자가 수행한 결과 테스트), 아급성에서 (6주 ~ 6개월) 발을 떨어뜨리는 뇌졸중 대상자, 9주에 걸쳐 18개의 훈련 세션으로 구성된 AMBLE 통합 물리 치료(PTR)가 일반적인 물리 치료(PT)보다 보행의 움직임 분석으로 측정된 족부 처짐 결과를 개선하는 데 더 효과적입니다. 그리고 인증된 PT 임상의(치료 배정에 대해 맹검)에 의해 평가된 특정 발 낙하 결과를 포함하는 걷기의 표준화된 임상 평가에 의해, 합의된 공정한 판단을 제공하기 위해 표준화된 이동성 평가 영화의 다른 2명의 임상의의 맹검 검토에 의해 교차 확인됨. 특히, 이 2상 연구는 아급성 뇌졸중 회복(6주에서 6개월)에 초점을 맞춥니다. 이는 기존의 외래 환자 물리 치료가 일반적으로 결과를 최적화하기 위해 우선적으로 투입되는 치료 창을 나타내기 때문입니다. 뇌졸중 재활의 이 단계는 외래 환자 물리 치료가 일반적으로 발생하는 실제 환경에서 AMBLE을 테스트하기 위해 선택되었으며, 치료 빈도 및 기간(9주에 걸쳐 18회의 물리 치료 세션)을 사용하여 메릴랜드 및 대부분의 미국에서 실행을 대표합니다. . 이 기간 동안 물리 치료 중에 AMBLE 로봇을 착용하면 모든 로봇 치료가 종료된 후 3개월 후에 측정된 족저하가 감소하고 장기적인 결과가 개선되면 조사관은 이후 족저하를 적극적으로 치료하는 최초의 로봇 장치에 대해 FDA 승인을 신청할 것입니다. 뇌졸중.