Deze pagina is automatisch vertaald en de nauwkeurigheid van de vertaling kan niet worden gegarandeerd. Raadpleeg de Engelse versie voor een brontekst.

Proof-of-concept van een robotisch knie-exoskelet bij gezonde proefpersonen en hemiparetische patiënten tijdens het lopen.

17 november 2021 bijgewerkt door: Julio S. Lora Millan, Spanish National Research Council

Evaluatie van de effecten van de unilaterale hulp die wordt geboden door een exoskelet van een robotknie bij de loopsymmetrie van gezonde proefpersonen en hemiparetische patiënten.

Hemiparetisch lopen wordt gekenmerkt door sterke asymmetrieën die de kwaliteit van leven van overlevenden van een beroerte ernstig kunnen aantasten. Deze asymmetrie is het gevolg van motorische stoornissen in het paretische been en de resulterende compensaties in het niet-paretische ledemaat.

In deze studie willen de onderzoekers het effect evalueren van het actief bevorderen van loopsymmetrie bij hemiparetische patiënten door het gedrag van zowel paretische als niet-paretische onderste ledematen te beoordelen. Daartoe gebruiken de onderzoekers een unilaterale actieve knie-enkel-voet-orthese die het paretische ledemaat van hemiparetische patiënten kan ondersteunen tijdens het lopen.

Het systeem kan zijn actie synchroniseren met de beweging van de niet-ondersteunde gewrichten, waardoor een natuurlijke en intuïtieve interactie wordt bevorderd. Het apparaat genereert de ondersteuning volgens twee verschillende strategieën: (1) het repliceren van de beweging van het gezonde been of (2) het induceren van een gezond looppatroon op het paretische been.

De hypothese is dat een goede en natuurlijke interactie tussen de gebruiker en het exoskelet de patiënten in staat zou stellen de robotactie te beschouwen als een onderdeel van hun eigen loopvermogen, waardoor hun loopkwaliteit verbetert. Hemiparetische asymmetrie is niet alleen het gevolg van stoornissen in het aangedane ledemaat, maar is ook het gevolg van biomechanische compensatiemechanismen die kunnen ontstaan ​​in het niet-paretische been. We streven ernaar om het aanpassingsproces van het onderwerp aan de hulp van het exoskelet te beoordelen en om de effecten van een dergelijke interactie tussen mens en robot in zowel paretische als niet-paretische benen te evalueren.

Studie Overzicht

Gedetailleerde beschrijving

- Korte naam: Proof-of-concept van een unilateraal robotisch knie-exoskelet en evaluatie van de effecten ervan op loopsymmetrie.

- Materialen: De onderzoekers hebben een knie-enkel-voet-orthese (KAFO) ontwikkeld die bestaat uit twee gewrichten die zijn uitgelijnd met de knie en enkel van de gebruiker. De lengte van de staven en de posities van de beugels kunnen worden aangepast aan de antropometrie van verschillende gebruikers. Het kniegewricht wordt aangedreven door een DC-borstelloze motor EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Zwitserland) gekoppeld aan een harmonische aandrijving CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). De overbrengingsverhouding van 1:60 van dit systeem maakt de toepassing van een gemiddeld koppel van 35 Nm mogelijk. Het enkelgewricht van het prototype blijft niet-aangedreven en onbeperkt, waardoor het vrij kan bewegen in het sagittale vlak. Het totale gewicht van de KAFO is ongeveer 4 kg.

Het prototype is uitgerust met sensoren die in realtime informatie geven over systeemvariabelen die worden gebruikt voor de besturing ervan, zoals de buighoek van het robotgewricht of het interactiekoppel tussen gebruiker en robot. Bovendien wordt de loopkinematica van de gebruiker gemeten door Inertial Measurement Units (IMU's) en het contact van beide voeten met de vloer door Force Sensing Resistors (FSR's).

Het systeem maakt gebruik van een adaptieve frequentie-oscillator om de continue loopfase van het contralaterale ledemaat te schatten en assisteert het paretische been synchroon volgens twee verschillende controlestrategieën: (1) repliceren van de beweging van het niet-aangedane been (echostrategie) of (2) induceren van een gezond been looppatroon op het paretische been (patroonstrategie). De actie van de robot hangt af van de loopfase van het geassisteerde been: tijdens de stand versterkt de robot het ledemaat zodat het systeem bestaande uit het been en het exoskelet het gewicht van de gebruiker kan belasten en niet instort, terwijl tijdens de zwaaifase de robot het been begeleidt. beweging van ledematen volgens het Assisted-As-Needed (AAN) paradigma dat een krachttunnel rond het voorgeschreven traject creëert.

- Procedures: De proefpersonen kregen de instructie om tijdens proeven van 5 minuten met een constante snelheid op een loopband te lopen. Alle proefpersonen voerden vier verschillende soorten proeven uit: (1) NoExo: proefpersonen droegen alleen de traagheidssensoren en de binnenzooldruksensoren om hun basale beweging vast te leggen; (2) Vrij: proefpersonen droegen het exoskelet hoewel de actuator mechanisch was ontkoppeld, zodat de knie vrij kon bewegen; (3) Echo: het apparaat bood ondersteuning bij het lopen volgens de echocontrolestrategie; en (4) Patroon: het apparaat bood ondersteuning bij het lopen volgens de patroonstrategie. Tijdens onderzoeken droegen patiënten een veiligheidsharnas, hoewel het geen enkel gewicht ondersteunde. Voorafgaand aan de uitvoering van de proeven werd de loopsnelheid door de proefpersonen zelf geselecteerd tot een comfortabel niveau. De proefpersonen rustten tussen de proeven minstens vijf minuten om aanpassings- en leereffecten van proef tot proef te vermijden.

Gezonde proefpersonen voerden ook een eerdere proef uit met variabele loopsnelheid (VariableSpeed). Ze liepen over de loopband zoals in de NoExo-conditie, hoewel de loopsnelheid willekeurig varieert van 1 km/u tot 3 km/u in stappen van 0,2 km/u gedurende ten minste 15 seconden.

- Interventieverleners Tijdens de proeven zijn een fysiotherapeut en een ingenieur aanwezig. De eerste is verantwoordelijk voor het beoordelen van de basale manier van lopen van de proefpersonen en het evalueren van zijn/haar toestand terwijl de assistentie wordt verleend. De technicus is verantwoordelijk voor het beheer van het apparaat en het vastleggen van de gegevens.

Beide onderzoekers bewaken de trouw aan de interventie door directe supervisie.

  • Leveringswijzen Het protocol wordt aan één deelnemer tegelijk verstrekt. Elke patiënt vult het protocol één keer in.
  • Locatie Ziekenhuis Beata María Ana (Madrid, Spanje)
  • Maatwerk en aanpassingen Het protocol blijft ongewijzigd voor alle toepassingen. De enige aanpassing aan patiënten is de keuze van de comfortabele loopsnelheid voor de proeven.

Studietype

Ingrijpend

Inschrijving (Werkelijk)

3

Fase

  • Niet toepasbaar

Contacten en locaties

In dit gedeelte vindt u de contactgegevens van degenen die het onderzoek uitvoeren en informatie over waar dit onderzoek wordt uitgevoerd.

Studie Locaties

      • Madrid, Spanje, 28041
        • Hospital Beata Maria Ana

Deelname Criteria

Onderzoekers zoeken naar mensen die aan een bepaalde beschrijving voldoen, de zogenaamde geschiktheidscriteria. Enkele voorbeelden van deze criteria zijn iemands algemene gezondheidstoestand of eerdere behandelingen.

Geschiktheidscriteria

Leeftijden die in aanmerking komen voor studie

18 jaar tot 85 jaar (Volwassen, Oudere volwassene)

Accepteert gezonde vrijwilligers

Ja

Geslachten die in aanmerking komen voor studie

Allemaal

Beschrijving

Inclusiecriteria: Ischemische of hemorragische beroerte die leidt tot hemiplegische gang of gezonde proefpersonen zonder loopstoornissen. Hetzelfde aantal proefpersonen wordt aangeworven

Uitsluitingscriteria:

  1. Acute musculoskeletale aandoeningen
  2. Perifere vaatziekten
  3. Acute hart- en vaatziekten
  4. Acute neurologische aandoeningen
  5. Overmatige spasticiteit in elk gewricht van de onderste ledematen (Ashworth-schaal> 2)
  6. Gewrichtsmobiliteitsbeperking van gewrichten van de onderste ledematen door welke oorzaak dan ook
  7. Pijn als gevolg van verminderde mobiliteit van de onderste ledematen
  8. Onvermogen om robotachtige exoskeletprototypes te gebruiken vanwege zijn/haar gezondheidstoestand.

Studie plan

Dit gedeelte bevat details van het studieplan, inclusief hoe de studie is opgezet en wat de studie meet.

Hoe is de studie opgezet?

Ontwerpdetails

  • Primair doel: Toestel Haalbaarheid
  • Toewijzing: NVT
  • Interventioneel model: Crossover-opdracht
  • Masker: Geen (open label)

Wat meet het onderzoek?

Primaire uitkomstmaten

Uitkomstmaat
Maatregel Beschrijving
Tijdsspanne
Haalbaarheid van het prototype-apparaat
Tijdsspanne: Tijdens de laatste twee minuten van de interventie
De beweging van de gewrichten wordt gemeten door traagheidssensoren
Tijdens de laatste twee minuten van de interventie

Secundaire uitkomstmaten

Uitkomstmaat
Maatregel Beschrijving
Tijdsspanne
Symmetrie van staplengte van dij- en schachtkinematica
Tijdsspanne: Tijdens de laatste twee minuten van de interventie
De gewrichtsbeweging wordt gemeten door traagheidssensoren
Tijdens de laatste twee minuten van de interventie
Symmetrie van staptijd
Tijdsspanne: Tijdens de laatste twee minuten van de interventie
Er worden gegevens verzameld van door FSR's gedetecteerde vloercontactgebeurtenissen
Tijdens de laatste twee minuten van de interventie

Medewerkers en onderzoekers

Hier vindt u mensen en organisaties die betrokken zijn bij dit onderzoek.

Studie record data

Deze datums volgen de voortgang van het onderzoeksdossier en de samenvatting van de ingediende resultaten bij ClinicalTrials.gov. Studieverslagen en gerapporteerde resultaten worden beoordeeld door de National Library of Medicine (NLM) om er zeker van te zijn dat ze voldoen aan specifieke kwaliteitscontrolenormen voordat ze op de openbare website worden geplaatst.

Bestudeer belangrijke data

Studie start (Werkelijk)

15 februari 2021

Primaire voltooiing (Werkelijk)

20 april 2021

Studie voltooiing (Werkelijk)

20 april 2021

Studieregistratiedata

Eerst ingediend

23 oktober 2021

Eerst ingediend dat voldeed aan de QC-criteria

17 november 2021

Eerst geplaatst (Werkelijk)

30 november 2021

Updates van studierecords

Laatste update geplaatst (Werkelijk)

30 november 2021

Laatste update ingediend die voldeed aan QC-criteria

17 november 2021

Laatst geverifieerd

1 november 2021

Meer informatie

Termen gerelateerd aan deze studie

Andere studie-ID-nummers

  • REFLEX_TechValidation

Plan Individuele Deelnemersgegevens (IPD)

Bent u van plan om gegevens van individuele deelnemers (IPD) te delen?

JA

Beschrijving IPD-plan

De datasets die tijdens het huidige onderzoek zijn gegenereerd en/of geanalyseerd, zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de corresponderende auteur.

IPD-tijdsbestek voor delen

Direct na publicatie, geen einddatum

IPD-toegangscriteria voor delen

Toegang zal onderworpen zijn aan methodologisch verantwoorde voorstellen en zal worden goedgekeurd door een wetenschappelijk onderzoeker (julio.lora@csic.es).

IPD delen Ondersteunend informatietype

  • MVO

Informatie over medicijnen en apparaten, studiedocumenten

Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd geneesmiddel

Nee

Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd apparaatproduct

Nee

Deze informatie is zonder wijzigingen rechtstreeks van de website clinicaltrials.gov gehaald. Als u verzoeken heeft om uw onderzoeksgegevens te wijzigen, te verwijderen of bij te werken, neem dan contact op met register@clinicaltrials.gov. Zodra er een wijziging wordt doorgevoerd op clinicaltrials.gov, wordt deze ook automatisch bijgewerkt op onze website .

Abonneren