Effekt av FES-intervensjoner på gangdynamikk i slagpopulasjon

Hemiplegi med tilhørende fotfall forekommer hos 50 % av de som overlever hjerneslag og svekker ofte en persons evne til å gå. Funksjonell elektrisk stimulering (FES)-baserte nevroprotetiske enheter er utviklet for å korrigere fotfall. Effektiviteten til disse enhetene ble først undersøkt av Liberson el al. som demonstrerte at elektrisk stimulering kunne hjelpe til med å gjenopprette funksjonelle bevegelser i lammede lemmer. I tillegg til assistanse med fotfall, har disse enhetene vist betydelige forbedringer i biomekaniske variabler som ganghastighet, distanse, skrittlengde og fysiologiske kostnader for personer med hjerneslag. For å forstå effekten av elektriske stimuleringer på gangrestitusjon, er det avgjørende å analysere de dynamiske aspektene ved gange og måle variabiliteten i gang under den funksjonelle elektriske stimuleringsintervensjonen. I den foreslåtte undersøkelsen vil vi bestemme 'gangesymmetrien' til FES-assistert gange ved å bruke bilaterale syklogrammer av ankelen og kneet over en periode på 6 måneder. Denne nye tilnærmingen vil redegjøre for dynamikken og kompleksiteten til balanse ved å måle avvikene til leddene fra en symmetrilinje ved hvert tilfelle av gangsyklusen og vil gi et bedre mål på gangsymmetrien. Bruk av dette resultatmålet vil tillate oss å forstå rollen til elektrisk stimulering ved ankelen og hvordan denne effekten blir oversatt til kne- og hofteleddene under gange. Endringene i overflateelektromyogrammene (EMG) til selektive muskelgrupper vil demonstrere hvordan FES kan bidra til muskeltrening etter hjerneslag. Vi vil bruke avanserte signalbehandlingsalgoritmer for å fjerne FES-artefakter fra EMG-signalet for å analysere videreføringseffekten av FES-intervensjonen. Til slutt vil vi bruke Principal Component Analysis (PCA) - en avansert datautvinningsteknikk for å spore og kvantifisere den generelle ganggjenopprettingsprosessen til individer med hjerneslag ved å bruke algoritmer for mønsterklassifisering. Gangsymmetrimålet og EMG-ene vil bli statistisk klassifisert for å se deres klare separasjon ved baseline og 6 måneders intervaller. Denne klassifiseringen vil tillate oss å identifisere personene som var mest lydhøre for intervensjonen. Denne informasjonen er kritisk og vil tillate forskere og klinikere å re-strategiisere rehabiliteringsprosessen. En slik vitenskapelig evaluering vil gi grunnlaget for videre utvikling og implementering av FES-enheter eller -teknologier, og dermed støtte NINDS' grunnleggende mål om å oversette grunnleggende og kliniske oppdagelser til bedre måter å behandle nevrologiske lidelser på.