Ondersteunend heup-exoskeletonderzoek voor beroerte

Een belangrijke uitdaging bij het bereiken van gemeenschapsambulance met exoskeletten is het bieden van een adaptief controlesysteem om een ​​breed scala aan locomotorische taken uit te voeren. Veel exoskeletten worden tegenwoordig ontwikkeld zonder een gedetailleerd begrip van het effect van het apparaat op het menselijk bewegingsapparaat. De studie is geïnteresseerd in het onderzoeken van de vraag hoe het controlesysteem de menselijke biomechanica beïnvloedt, inclusief kinematische, kinetische en spieractiveringspatronen. Door exoskeletcontrollers te optimaliseren op basis van menselijke biomechanica en controle aan te passen op basis van taak, zal dit werk patiënten het grootste voordeel kunnen bieden en de state-of-the-art vooruit helpen met ondersteunende heup-exoskeletten. Een grote patiëntenpopulatie die baat zou kunnen hebben bij ondersteunende technologie voor de onderste ledematen, zijn overlevenden van een beroerte, en dat is de specifieke populatie waarop dit voorstel zich richt. Een gemeenschappelijk kenmerk van overlevenden van een beroerte die weer kunnen lopen, is dat de heupspieren overbelast raken als gevolg van distale zwakte. De onderzoekers stellen voor om een ​​aangedreven heup-exoskelet te gebruiken om hun proximale musculatuur te versterken, die een aanzienlijk vermogen moet produceren bij de meeste voortbewegingsactiviteiten, zoals opstaan, lopen en trappen of hellingen opgaan. Een ander biomechanisch aspect van overlevenden van een beroerte is een asymmetrisch looppatroon in termen van kinematica, kinetiek en spieractivaties. Het onderzoek zal onderzoeken welk soort hulp aan het exoskelet het meest gunstig is voor overlevenden van een beroerte om de mobiliteit in de gemeenschap te verbeteren. De hypothese is dat, aangezien de gang asymmetrisch is, de controller asymmetrisch moet zijn om optimale ondersteuning te bieden bij de mobiliteit. Het onderzoeksdoel op lange termijn is het creëren van aangedreven ondersteunende exoskeletten die van grote waarde zijn voor personen met ernstige handicaps van de onderste ledematen door klinische resultaten zoals loopsnelheid en mobiliteit van de gemeenschap te verbeteren. Het algemene doel van het voorgestelde project is het bestuderen van de biomechanische effecten van het gebruik van een exoskelet van de heup met adaptieve controllers voor het helpen van overlevenden van een beroerte met stoornissen in de onderste ledematen om hun mobiliteitsmogelijkheden in de gemeenschap te verbeteren. De centrale hypothese die beide doelen overkoepelt, is dat exoskeletcontrole die zich aanpast aan het omgevingsterrein, de mobiliteitsstatistieken zal verbeteren voor menselijke exoskeletgebruikers bij ambulante taken in de gemeenschap. De grondgedachte is dat aangezien menselijke biomechanica verandert op basis van taak, exoskeletcontrollers ook hun ondersteuningsniveaus moeten optimaliseren om te passen bij wat de mens doet. Het team heeft eerder een autonoom heup-exoskelet ontworpen en uitgebreid getest bij valide proefpersonen op een loopband en is van plan dit op te volgen met een afzonderlijk onderzoek naar valide proefpersonen tijdens bovengrondse voortbeweging van lopen, trappen en hellingen. Het doel van deze studie is om een ​​autonoom robotachtig exoskelet van de heup te vertalen om adaptieve hulp te bieden bij overlevenden van een beroerte met mobiliteitsproblemen. Het team zal de biomechanische effecten en klinische voordelen analyseren van het gebruik van een autonoom heup-exoskelet voor een gebruiker die slecht ter been is (als gevolg van een beroerte). De primaire hypothese voor dit doel is dat overlevenden van een beroerte hun mobiliteit in gemeenschapsambulancetaken zullen vergroten met behulp van het adaptieve controleraamwerk. Een subhypothese is dat overlevenden van een beroerte met unilaterale beperkingen superieure biomechanische en klinische resultaten zullen hebben met behulp van een controller met asymmetrische assistentie. De onderzoekers verwachten een controller die meer hulp biedt aan de gehandicapte zijde om de algehele symmetrie te verbeteren en de overlevende van een beroerte te helpen een efficiënter looppatroon te behouden om de loopsnelheid te helpen verbeteren (primaire uitkomstmaat). Het verwachte resultaat van deze doelen zal een beter begrip zijn van de biomechanische en klinische effecten bij het toepassen van heupondersteuning met een robotachtig exoskelet bij taken in het openbaar vervoer, zoals lopen over de grond, hellingen en trappen. Dit werk zal dienen als een fundamentele start voor een breder gepland onderzoek naar het optimaliseren van controllers om de biomechanica bij mensen met een loopbeperking te verbeteren met behulp van aangedreven heup-autonome exoskeletten. Dit doel zal een positieve impact hebben door te helpen bij het ontwerp en de controle van toekomstig exoskelet voor het helpen van personen met een handicap aan de onderste ledematen, met specifiek inzicht in overlevenden van een beroerte met mobiliteitsproblemen.