웨어러블 외골격을 이용한 팔 기능 개선

이 연구는 일상적인 작업을 완료하기 위해 뇌졸중으로 손상된 팔의 사용을 용이하게 하기 위해 신체 장착형 보조 외골격을 평가하는 예비 데이터를 수집할 것입니다. 중심 가설은 휴대용 외골격이 손상된 사지의 기능과 사용을 향상시키기 위해 도달 가능한 영역을 증가시킬 것이라는 것입니다. 이 접근법의 이론적 근거는 어깨 언로딩이 뇌졸중에서 팔 작업 ​​공간 증가에 미치는 영향에 대한 잘 확립된 문헌을 기반으로 합니다.

만성 장애가 있는 30명의 피험자의 편의 표본을 모집하여 참여할 것입니다. 참가자는 단일 뇌졸중을 지속해야 하고 뇌졸중 후 최소 6개월이 경과해야 하며 팔 기능에 영향을 미치는 잔류 손상이 있는 안정적인 상태에 있어야 합니다. 환자 메타데이터에는 연령, 인종, 성별, 키, 체중, 영향을 받는 쪽 및 뇌졸중 이후 시간이 포함됩니다. 팔 기능의 표준화된 테스트는 외골격의 도움이 있거나 없는 만성 단계 뇌졸중 장애 피험자의 성능 점수를 측정합니다. 일관성 확인을 위해 점수는 같은 날 최소 2명의 독립적인 평가자가 평가합니다. 중심 가설은 다음 세 가지 특정 목표를 통해 목표를 달성하기 위해 테스트됩니다.

목표 1. 휴대용 외골격의 중력 지원이 뇌졸중 후 도달 가능한 작업 공간을 증가시킬 수 있음을 보여줍니다. 중력 지원은 팔 도달 작업 중에 비정상적인 근육 시너지(즉, 공동 활성화 패턴)를 감소시키지만, 장애가 있는 비좌석 성인에서는 입증되지 않았습니다. 탄소 섬유 강화 3D 인쇄 플라스틱, 천연 고무 기반 에너지 저장 장치 및 맞춤형 힘 프로파일 메커니즘을 결합한 접근 방식은 고정식 팔 지지대에서 성공을 입증했지만 휴대용 패키지에서 유사한 역학을 허용합니다. 새로운 경량 시스템으로 유사한 결과를 얻을 수 있는지 테스트하기 위해 참가자는 두 가지 실험 조건(보조되지 않음, 휴대용 외골격의 지원)에서 세 방향 평면(시상, 정면, 가로) 각각에서 최대 영역 스윕을 수행하려고 시도합니다. 각 평면의 도달 작업 공간은 도달 끝점으로 간주되는 손목 중심을 사용하여 5대의 카메라 Optitrack 모션 캡처 시스템의 운동학적 데이터로 측정됩니다. 휴대용 외골격의 사용은 가로 평면에서 고정(즉, 무거운) 로봇 시스템으로 이전에 시연된 것과 유사한 비보조 이동과 비교하여 세 가지 평면 도달 작업 공간 방향 모두에서 매우 중요한 개선을 가져올 것으로 예상됩니다.

목표 2. 휴대용 어깨 외골격이 뇌졸중 후 손 기능을 향상시킬 수 있는지 확인합니다. 어깨 언로딩은 이두박근의 공동 수축을 줄임으로써 접근 가능한 작업 영역을 개선하는 것으로 알려져 있지만, 손목 근육의 공동 수축을 충분히 감소시킬 수도 있고 충분히 감소시키지 않을 수도 있습니다. 일부 개인은 가정 용품과 상호 작용할 수 있을 만큼 충분히 손을 벌릴 수 있도록 손목에 보조 보조 장치가 필요할 수 있습니다. 평가를 위해 장애가 있는 참가자는 어깨 외골격을 착용한 상태에서 동시에 손목 및 손가락 확장을 수행하고 ARAT(Action Research Arm Test), WMFT(Wolf Motor Function Test) 및 Box and Blocks( BBT) 테스트 키트. ARAT 및 WMFT 테스트 키트에서 물체를 잡을 수 없는 사람들을 위해 기능적인 잡는 자세로 손가락과 엄지를 확장하는 데 필요한 도움의 양과 함께 손목 및 손가락 관절 각도가 기록됩니다. 평가 시험 점수의 눈에 띄는 향상은 휴대용 보조기의 결과로 나타날 것으로 예상되며, 손가락 확장 테스트는 모집단을 두 그룹으로 계층화할 것입니다. 테스트 개체와 상호 작용하기 위한 손 보조(동력 또는 무동력).

목표 3. 임상 및 가정 환경에서 손상된 사지의 기능적 사용 변화에 대한 휴대용 어깨 외골격의 보조 효과를 정량화합니다. 운동 범위의 증가가 팔 위치 지정 및 손의 미세한 운동 제어와 관련된 일상 업무에서 항상 기능적 개선으로 이어지지는 않습니다. 이 작업은 맞춤형 휴대용 외골격의 가정 내 시험에 이어 잘 확립된 임상 평가 테스트를 사용하여 일상적인 개체의 기능적 사용의 변화를 평가합니다. 장애가 있는 참가자는 WMFT, ARAT 및 BBT를 포함한 일상 생활 활동의 기능적 수행과 상관관계가 있는 것으로 나타난 실험실 환경에서 표준화된 임상 평가를 수행합니다. 그런 다음 참가자는 최소 5일 동안 하루 1-2시간 동안 집에서 외골격을 착용하기 전에 기준선으로 지난주에 수행된 활동을 기반으로 운동 활동 로그(MAL)를 작성합니다. 재택 기간이 끝나면 참가자는 시스템 사용성 척도와 외골격을 착용한 상태에서 수행한 활동에 해당하는 두 번째 MAL을 완료합니다. 피험자는 더 적은 시간에 더 적은 노력으로 더 많은 작업을 완료하고 임상 테스트와 재택 평가 모두에서 더 높은 성공률을 보일 것으로 예상됩니다.

만약 성공한다면, 몸에 장착된 외골격은 집에서 어디에나 있는 훈련과 팔 기능의 회복을 가능하게 하여 장기 결핍 환자의 치료 훈련 시간을 극적으로 연장할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.