Cortical and Biomechanical Dynamics of Ankel Robotics Training in Stroke (AbotMot)

Etter at informert samtykke er innhentet, vil denne pilotstudien kreve minst elleve besøk for alle fag. Det første besøket vil innebære screening og kvalifikasjonstester som varer i omtrent 3 timer og vil finne sted ved VAMC (Veteran's Administration Medical Center) i Geriatric Assessment Clinic (GAC). Det andre og tredje besøket vil vare i omtrent 3 timer ved VAMC Human Motor Performance Laboratory og vil involvere innsamling av ikke-invasiv EEG, overflate-EMG og EKG, og øving av ankelbevegelser ved å bruke ankelroboten til å spille videospill. I tillegg vil mål på gang- og balansefunksjon bli vurdert før og etter Anklebot-treningen. I de neste 3 ukene vil forsøkspersonene delta i et hjemme-overvåket (logg) gåprogram. De neste syv besøkene (treningsprogrammet) innebærer ytterligere trening av ankelbevegelser ved å bruke ankelroboten til å spille videospill, innsamling av motorkontrolldata, men ikke innsamling av elektrofysiologiske data.. Besøk elleve (endelig) er det samme som besøk 2 og 3.

Besøk 1: Screeningsevalueringer inkluderer gjennomgang av medisinske journaler, medisinske og nevrologiske undersøkelser for å fastslå kvalifisering. Kliniske evalueringer vil også inkludere Mini Mental State Exam (MMSE) og Center for Epidemiologic Study (CES-D). Klinisk mistanke eller bevis på disse screeningsinstrumentene for demens, depresjon eller andre kognitive mangler som kan forstyrre studien vil utelukke videre studieevaluering og umiddelbar henvisning til psykiatrien eller annet passende helsepersonell for videre evaluering. Automated Neuropsychological Assessment Metrics (ANAM) administreres også som et omfattende nevropsykologisk verktøy for å måle flere fasetter av nevropsykologiske prosesser som gjelder kognitiv funksjon og motorisk læring. I tillegg vil deltakerne bli bedt om å gå 10 meter 3 ganger over en gangmålematte i sin foretrukne hastighet mens de er i en sikkerhetssele og ledsaget (ikke assistert) av en erfaren forskningsassistent. Dette vil bidra til å bestemme alvorlighetsgraden av underskuddet for gruppering under dataanalyse. Til slutt gjennomføres en standard nevrologisk undersøkelse av medisinsk autorisert personale.

Besøk 2 & 3 & 11: Etter studieregistrering og medisinsk screening vil forsøkspersonene bli testet med Anklebot mens EEG, EMG og hjertefrekvens (EKG) registreres.

Først vil forsøkspersonene bli utstyrt med en stretch-lycra-hette som rommer 64 innfelte EEG-sensorer laget av tinn. Deltakerens hud vil bli lett slipt eller gnidd med enden av en Q-tip på hvert sensorsted for å fjerne olje og dødt epidermalt vev for å etablere god konduktans av EEG-signalet. Huden vil ikke bli ødelagt. Ved å bruke en stump applikator festet til en sprøyte, vil en FDA-godkjent ikke-giftig ledende gel deretter påføres gjennom en åpning i hver av de 64 opptakssensorene for å etablere kontinuerlig kontakt med gelen mellom huden på opptaksstedene og de tilsvarende sensorene . Registreringssensorer vil også være plassert på huden over og under venstre øye for å overvåke øyebevegelser samt på begge øreflipper for å tjene som "ikke-hjerne"-referansesteder. Et jordingselektrodested vil bli brukt i frontalområdet. Øyekanalen og referansestedene vil bli lett slipt med en pute, gnidd med alkohol og klargjort med den ledende gelen for å muliggjøre kontinuerlig forbindelse mellom hodebunnen og sensoroverflaten. Overflate-EMG-elektroder vil også bli påført tibialis anterior, gastrocnemius og, om nødvendig, peronealmusklene i det paretiske beinet. Avledninger for EKG-registrering vil bli påført bilateralt til steder umiddelbart under kragebenene.

Når oppsettet er fullført, vil forsøkspersonene bli bedt om å gå 10 m over en instrumentert gangmatte for å registrere gangparametere under 3 foretrukne og 3 raskeste gangforsøk. Forsøkspersonene vil bli bedt om å gjenta disse gangoppgavene mens de utfører en samtidig kognitiv oppgave som består av å løse og verbalt rapportere svar på enkle regneoppgaver. De vil bruke et gangbelte og bli fulgt nøye opp av forskningspersonell når de går og får sittehvile etter behov for å forhindre tretthet. En andre test vil måle balansekontroll ved å registrere 30 sekunders forsøk med postural svai under stillestående på en kraftplate. Tre balanseforhold inkluderer åpne øyne, lukkede øyne og åpne øyne mens du utfører en samtidig kognitiv oppgave som består av å løse og verbalt rapportere svar på enkle regneoppgaver. Sittende hviler vil bli gitt etter behov.

Etter baseline funksjonstesting vil deltakerne sitte i en stol og ankelroboten vil festes til paretiske beinet ved hjelp av en ortopedisk knestøtte og en ortopedisk sko. Puter og demping påføres etter behov for riktig passform, og knestøtten monteres på stolen for stabilitet. Benet vil hvile på en polstret støtte med kneet i 45 grader og foten fri til å bevege seg.

Når oppsettet er fullført, vil forsøkspersonene bli bedt om å "spille" en serie videospill ved å bøye den paretiske ankelen med plantar eller dorsi for å flytte en tilsvarende markør på en dataskjerm for å treffe sakte bevegelige mål. Det første spillet varer i omtrent to minutter og spilles uten robotassistanse for å vurdere forsøkspersonens grunnlinjemotoriske kontroll og evne. Deretter vil 6 spill av ca. 4 minutter varighet gi forskjellige nivåer av robotstøtte for å veilede eller oppmuntre forsøkspersonene til å fullføre de foreskrevne ankelbevegelsene. Arten og mengden av robotstøtte vil variere over økten for å fremme kortsiktig motorisk læring og kontroll av den paretiske ankelen. Etter fullføring av den prestasjonsbaserte treningsserien, fullfører en gjentakelse av det to minutter lange spillet uten assistanse økten.' Til slutt vil forsøkspersonene bli bedt om å gjenta postural svaiing og gangtestene som før.

Besøk 4-10: Deltakerne vil sitte i en stol og ankelroboten festes til paretisk ben ved hjelp av en ortopedisk knestøtte og en ortopedisk sko. Puter og demping påføres etter behov for riktig passform, og knestøtten monteres på stolen for stabilitet. Benet vil hvile på en polstret støtte med kneet i 45 grader og foten fri til å bevege seg.

Når oppsettet er fullført, vil forsøkspersonene bli bedt om å "spille" en serie videospill ved å bøye den paretiske ankelen med plantar eller dorsi for å flytte en tilsvarende markør på en dataskjerm for å treffe sakte bevegelige mål. Det første spillet varer i omtrent to minutter og spilles uten robotassistanse for å vurdere forsøkspersonens grunnlinjemotoriske kontroll og evne. Deretter vil 6 spill av ca. 4 minutter varighet gi forskjellige nivåer av robotstøtte for å veilede eller oppmuntre forsøkspersonene til å fullføre de foreskrevne ankelbevegelsene. Arten og mengden av robotstøtte vil variere over økten for å fremme kortsiktig motorisk læring og kontroll av den paretiske ankelen. Etter fullføring av den prestasjonsbaserte treningsserien, fullfører en gjentakelse av det to minutter lange spillet uten assistanse økten. Under disse treningsøktene vil ingen elektrofysiologiske data bli innhentet, kun motorisk kontrolldata innhentet av Anklebot selv.