Assisterende hofteeksoskjelettstudie for hjerneslag

En betydelig utfordring med å oppnå ambulasjon i samfunnet med eksoskeletoner er å tilby et adaptivt kontrollsystem for å utføre et bredt spekter av bevegelsesoppgaver. Mange eksoskeletter i dag er utviklet uten en detaljert forståelse av effekten av enheten på det menneskelige muskel- og skjelettsystemet. Studien er interessert i å utforske spørsmålet om hvordan kontrollsystemet påvirker menneskelig biomekanikk, inkludert kinematisk, kinetikk og muskelaktiveringsmønstre. Ved å optimalisere eksoskjelettkontrollere basert på menneskelig biomekanikk og tilpasse kontroll basert på oppgave, vil dette arbeidet kunne gi den største fordelen for pasientene og fremme det siste med assisterende hofteeksoskjeletter. En stor pasientpopulasjon som kan ha nytte av hjelpeteknologi i underekstremiteter er slagoverlevere, som er den spesifikke befolkningen dette forslaget retter seg mot. Et vanlig kjennetegn for slagoverlevere som gjenvinner evnen til å gå, er at hoftemusklene er overbelastet på grunn av distal svakhet. Etterforskerne foreslår å bruke et drevet hofteeksoskjelett for å forsterke deres proksimale muskulatur, som må produsere betydelig kraft i de fleste bevegelsesaktiviteter som å stå opp, gå og gå opp trapper eller bakker. Et annet biomekanisk aspekt ved slagoverlevere er en asymmetrisk gangart når det gjelder kinematikk, kinetikk og muskelaktiveringer. Forskningen vil undersøke hva slags eksoskeletonassistanse som er mest fordelaktig for slagoverlevere for å forbedre samfunnets ambulasjon. Hypotesen er at siden gangen er asymmetrisk, må kontrolleren være asymmetrisk for å gi optimal assistanse for å hjelpe til med bevegelighet. Det langsiktige forskningsmålet er å skape drevne hjelpemidler for eksoskjelett som er av stor verdi for personer med alvorlige funksjonshemminger i underekstremitetene ved å forbedre kliniske resultater som ganghastighet og ambulasjonsevne i samfunnet. Det overordnede målet med det foreslåtte prosjektet er å studere de biomekaniske effektene av å bruke et hofteeksoskjelett med adaptive kontroller for å hjelpe slagoverlevere med underekstremiteter til å forbedre deres ambulasjonsevner i samfunnet. Den sentrale hypotesen for begge målene er at eksoskjelettkontroll som tilpasser seg miljømessig terreng vil forbedre mobilitetsmålinger for menneskelige eksoskjelettbrukere på ambulasjonsoppgaver i samfunnet. Begrunnelsen er at siden menneskelig biomekanikk endres basert på oppgave, må eksoskjelettkontrollere også optimalisere assistansenivåene for å matche det mennesket gjør. Teamet har tidligere designet og omfattende testet et autonomt hofteeksoskjelett hos funksjonsfriske personer på en tredemølle, og planlegger å følge opp dette med en egen studie på aktive personer under overjordisk bevegelse av gange, trapper og ramper. Målet med denne studien er å oversette et autonomt robotisk hofteeksoskjelett for å gi adaptiv assistanse ved ambulasjon i samfunnet for slagoverlevere med bevegelseshemming. Teamet vil analysere de biomekaniske effektene og de kliniske fordelene ved bruk av et autonomt hofteeksoskjelett for en gangsvekket bruker (på grunn av hjerneslag). Den primære hypotesen for dette målet er at slagoverlevere vil øke sin mobilitet i ambulasjonsoppgaver i samfunnet ved å bruke det adaptive kontrollrammeverket. En underhypotese er at slagoverlevere som har ensidig funksjonsnedsettelse vil ha overlegne biomekaniske og kliniske resultater ved å bruke en kontroller med asymmetrisk assistanse. Etterforskerne forventer en kontroller som gir større assistanse til den svekkede siden for å forbedre den generelle symmetrien og hjelpe den slagoverlevende å opprettholde et mer effektivt gangmønster for å bidra til å forbedre ganghastigheten (primært resultatmål). Det forventede resultatet av disse målene vil være en økt forståelse av de biomekaniske og kliniske effektene ved bruk av hofteassistanse med et roboteksoskjelett i ambulasjonsoppgaver som går over bakken, ramper og trapper. Dette arbeidet vil tjene som en grunnleggende start for en bredere planlagt studie av optimalisering av kontrollere for å forbedre biomekanikk hos ganghemmede ved bruk av drevne hofteautonome eksoskjeletter. Dette målet vil ha en positiv innvirkning ved å bidra til å informere utformingen og kontrollen av fremtidig eksoskjelett for å hjelpe individer med nedsatt ekstremitet, med spesifikk innsikt i slagoverlevere med bevegelseshemming.