- ICH GCP
- US Clinical Trials Registry
- Klinisk utprøving NCT04033146
Optimalisering av ankeleksoskjelettassistanse for å gå gjennom hele levetiden
Studieoversikt
Detaljert beskrivelse
Eldre voksne går med høyere metabolske hastigheter enn unge voksne. Økende bevis tyder på at de høyere metabolske hastighetene hos eldre voksne er relatert til de strukturelle egenskapene til underbensvevet. Senene i benet til eldre voksne er mer medgjørlige enn hos unge voksne. Følgelig strekker eldre voksne bensener mer under en gitt belastning, som å gå og løpe, noe som får musklene til å operere med kortere, mindre optimale lengder og høyere aktivering enn hos unge voksne. Bruk av kortere muskellengder og mer muskelaktivering gir mindre økonomisk kraftproduksjon. Dermed søker etterforskerne å endre den passive stivheten som virker rundt ankelen, ved å bruke et ankeleksoskjelett parallelt med ankelen, og dermed gjøre det mulig for musklene å operere i relativt lengre lengder. Vanligvis produserer muskler kraft mer økonomisk når de har lengre operasjonslengder enn det som vises under normal gange. Ved å legge til et eksoskjelett parallelt med ankelen, antar etterforskerne at eldre voksne vil gå med lengre plantar flexor muskellengder, og dermed redusere muskelaktiveringen og følgelig redusere stoffskiftet i hele kroppen under gange.
I denne studien vil etterforskerne få unge og eldre voksne til å utføre isolerte leggmuskelsammentrekninger mens etterforskerne fanger oppførselen til leggmusklene og sener ved hjelp av en ikke-invasiv ultralydsonde som sitter flush til deltakerens hud. Etterforskerne vil også la deltakerne gå på en tredemølle med ankeleksoskjelettet satt til flere assistanseverdier. Under disse forsøkene vil etterforskerne ta mange fysiologiske og biomekaniske målinger for å vurdere hvorfor den optimale ankeleksoskjelettprofilen minimerer de metabolske kostnadene ved å gå hos unge og eldre voksne.
Studietype
Registrering (Faktiske)
Fase
- Ikke aktuelt
Kontakter og plasseringer
Studiesteder
-
-
Georgia
-
Atlanta, Georgia, Forente stater, 30332
- Physiology of Wearable Robotics Laboratory (Georgia Tech)
-
-
Deltakelseskriterier
Kvalifikasjonskriterier
Alder som er kvalifisert for studier
Tar imot friske frivillige
Beskrivelse
Inklusjonskriterier:
- Forsøkspersonene må kunne gå i 60 minutter i en 90-minutters tidsramme.
- Forsøkspersonene er tilsynelatende fri for kardiovaskulær, metabolsk og nyresykdom, som ikke inkluderer tegn eller symptomer som tyder på kardiovaskulær, metabolsk eller nyresykdom.
- Forsøkspersonene har ingen nåværende muskel- og skjelettskade.
- Emner må enten være 18-45 eller 65+ år.
Disse kriteriene oppfyller American College of Sports Medicines retningslinjer for 2015 for helsescreening av deltakere før de slutter seg til en moderat eller moderat til kraftig treningsprotokoll. (Riebe et al., 2015).
Ekskluderingskriterier:
- Har demens eller manglende evne til å gi informert samtykke
- Har en muskel- og skjelettskade eller føler smerte mens du går
- Har en historie med svimmelhet og/eller balanseproblemer
- Har kardiovaskulær sykdom, hjerte-, metabolsk eller nyresykdom eller luftveisproblemer
- Røyke sigaretter
- Astma
- Føl smerte eller ubehag i brystet, nakken, kjeven, armene under hvile eller trening
- Har ortopné eller paroksysmal nattlig dyspné
- Har ankelødem
- Har hjertebank eller takykardi
- Har en bilyd på hjertet
- Har hatt hjerteinfarkt
- Har diabetes
- Ha en pacemaker
- Har uvanlig kortpustethet ved vanlige aktiviteter
- Er <18 eller 46-64 år
- Snakker eller forstår ikke engelsk
Studieplan
Hvordan er studiet utformet?
Designdetaljer
- Primært formål: Grunnvitenskap
- Tildeling: Ikke-randomisert
- Intervensjonsmodell: Parallell tildeling
- Masking: Ingen (Open Label)
Våpen og intervensjoner
Deltakergruppe / Arm |
Intervensjon / Behandling |
|---|---|
|
Eksperimentell: Unge voksne eksoskjelettbrukere
Studiedeltakere som er 18-45 år.
|
Etterforskerne vil bruke ankel-eksoskeletoner for å modulere mengden mekanisk kraft som genereres av brukerens ankelledd.
Det vil si at deltakerne vil gå i en robotenhet som enten (a) legger til en fjær eller (b) en motor parallelt med leggmusklene for å hjelpe dem med å generere en sterkere fremdriftsmessig push-off som kan redusere innsatsen ved å gå.
|
|
Eksperimentell: Eldre voksne eksoskjelettbrukere
Studiedeltakere som er eldre enn 65 år.
|
Etterforskerne vil bruke ankel-eksoskeletoner for å modulere mengden mekanisk kraft som genereres av brukerens ankelledd.
Det vil si at deltakerne vil gå i en robotenhet som enten (a) legger til en fjær eller (b) en motor parallelt med leggmusklene for å hjelpe dem med å generere en sterkere fremdriftsmessig push-off som kan redusere innsatsen ved å gå.
|
Hva måler studien?
Primære resultatmål
Resultatmål |
Tiltaksbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Netto stoffskiftehastighet (watt/kg)
Tidsramme: 3. økt, inntil 2 uker
|
Hastigheten av metabolsk energi som deltakerne bruker under en kort spasertur under hver av de eksperimentelle forholdene.
|
3. økt, inntil 2 uker
|
Sekundære resultatmål
Resultatmål |
Tiltaksbeskrivelse |
Tidsramme |
|---|---|---|
|
Foretrukket ganghastighet (m/s)
Tidsramme: 1 år
|
Målinger vil bli tatt på hvor fort forsøkspersonene foretrekker å gå med hvert eksoskeleton.tilstand
|
1 år
|
Samarbeidspartnere og etterforskere
Sponsor
Samarbeidspartnere
Etterforskere
- Hovedetterforsker: Gregory S Sawicki, Ph.D., Georgia Institute of Technology
Publikasjoner og nyttige lenker
Generelle publikasjoner
- Asbeck AT, De Rossi SM, Holt KG, and Walsh CJ. A biologically inspired soft exosuit for walking assistance. The international journal of robotics research 34: 744-762, 2015.
- Biewener AA, Farley CT, Roberts TJ, Temaner M. Muscle mechanical advantage of human walking and running: implications for energy cost. J Appl Physiol (1985). 2004 Dec;97(6):2266-74. doi: 10.1152/japplphysiol.00003.2004. Epub 2004 Jul 16.
- Browne MG, Franz JR. The independent effects of speed and propulsive force on joint power generation in walking. J Biomech. 2017 Apr 11;55:48-55. doi: 10.1016/j.jbiomech.2017.02.011. Epub 2017 Feb 21.
- Cavagna GA, Kaneko M. Mechanical work and efficiency in level walking and running. J Physiol. 1977 Jun;268(2):467--81. doi: 10.1113/jphysiol.1977.sp011866.
- CAVAGNA GA, SAIBENE FP, MARGARIA R. MECHANICAL WORK IN RUNNING. J Appl Physiol. 1964 Mar;19:249-56. doi: 10.1152/jappl.1964.19.2.249. No abstract available.
- Collins SH, Wiggin MB, Sawicki GS. Reducing the energy cost of human walking using an unpowered exoskeleton. Nature. 2015 Jun 11;522(7555):212-5. doi: 10.1038/nature14288. Epub 2015 Apr 1.
- Csapo R, Malis V, Hodgson J, Sinha S. Age-related greater Achilles tendon compliance is not associated with larger plantar flexor muscle fascicle strains in senior women. J Appl Physiol (1985). 2014 Apr 15;116(8):961-9. doi: 10.1152/japplphysiol.01337.2013. Epub 2014 Feb 6.
- DeVita P, Helseth J, Hortobagyi T. Muscles do more positive than negative work in human locomotion. J Exp Biol. 2007 Oct;210(Pt 19):3361-73. doi: 10.1242/jeb.003970.
- DeVita P, Hortobagyi T. Age causes a redistribution of joint torques and powers during gait. J Appl Physiol (1985). 2000 May;88(5):1804-11. doi: 10.1152/jappl.2000.88.5.1804.
- Elliott G, Sawicki GS, Marecki A, Herr H. The biomechanics and energetics of human running using an elastic knee exoskeleton. IEEE Int Conf Rehabil Robot. 2013 Jun;2013:6650418. doi: 10.1109/ICORR.2013.6650418.
- Farris DJ, Sawicki GS. The mechanics and energetics of human walking and running: a joint level perspective. J R Soc Interface. 2012 Jan 7;9(66):110-8. doi: 10.1098/rsif.2011.0182. Epub 2011 May 25.
- Ferris DP, Sawicki GS, Domingo A. Powered lower limb orthoses for gait rehabilitation. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2005;11(2):34-49. doi: 10.1310/6gl4-um7x-519h-9jyd.
- Franz JR, Slane LC, Rasske K, Thelen DG. Non-uniform in vivo deformations of the human Achilles tendon during walking. Gait Posture. 2015 Jan;41(1):192-7. doi: 10.1016/j.gaitpost.2014.10.001. Epub 2014 Oct 12.
- Gottschall JS, Kram R. Energy cost and muscular activity required for propulsion during walking. J Appl Physiol (1985). 2003 May;94(5):1766-72. doi: 10.1152/japplphysiol.00670.2002. Epub 2002 Dec 27.
- Griffin TM, Tolani NA, Kram R. Walking in simulated reduced gravity: mechanical energy fluctuations and exchange. J Appl Physiol (1985). 1999 Jan;86(1):383-90. doi: 10.1152/jappl.1999.86.1.383.
- Holt NC, Roberts TJ, Askew GN. The energetic benefits of tendon springs in running: is the reduction of muscle work important? J Exp Biol. 2014 Dec 15;217(Pt 24):4365-71. doi: 10.1242/jeb.112813. Epub 2014 Nov 13.
- Huang HJ, Kram R, Ahmed AA. Reduction of metabolic cost during motor learning of arm reaching dynamics. J Neurosci. 2012 Feb 8;32(6):2182-90. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4003-11.2012.
- Malcolm P, Derave W, Galle S, De Clercq D. A simple exoskeleton that assists plantarflexion can reduce the metabolic cost of human walking. PLoS One. 2013;8(2):e56137. doi: 10.1371/journal.pone.0056137. Epub 2013 Feb 13.
- Martin PE, Rothstein DE, Larish DD. Effects of age and physical activity status on the speed-aerobic demand relationship of walking. J Appl Physiol (1985). 1992 Jul;73(1):200-6. doi: 10.1152/jappl.1992.73.1.200.
- Mian OS, Thom JM, Ardigo LP, Minetti AE, Narici MV. Gastrocnemius muscle-tendon behaviour during walking in young and older adults. Acta Physiol (Oxf). 2007 Jan;189(1):57-65. doi: 10.1111/j.1748-1716.2006.01634.x.
- Mooney LM, Rouse EJ, Herr HM. Autonomous exoskeleton reduces metabolic cost of human walking during load carriage. J Neuroeng Rehabil. 2014 May 9;11:80. doi: 10.1186/1743-0003-11-80.
- Nelson ME, Rejeski WJ, Blair SN, Duncan PW, Judge JO, King AC, Macera CA, Castaneda-Sceppa C; American College of Sports Medicine; American Heart Association. Physical activity and public health in older adults: recommendation from the American College of Sports Medicine and the American Heart Association. Circulation. 2007 Aug 28;116(9):1094-105. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.185650. Epub 2007 Aug 1.
- Nuckols Rich DT, Sawicki Greg. Ultrasound measurements link soleus muscle dynamics and metabolic cost during human walking with elastic ankle exoskeletons. In Prep.
- Onambele GL, Narici MV, Maganaris CN. Calf muscle-tendon properties and postural balance in old age. J Appl Physiol (1985). 2006 Jun;100(6):2048-56. doi: 10.1152/japplphysiol.01442.2005. Epub 2006 Feb 2.
- Ortega JD, Beck ON, Roby JM, Turney AL, Kram R. Running for exercise mitigates age-related deterioration of walking economy. PLoS One. 2014 Nov 20;9(11):e113471. doi: 10.1371/journal.pone.0113471. eCollection 2014.
- Ortega JD, Farley CT. Individual limb work does not explain the greater metabolic cost of walking in elderly adults. J Appl Physiol (1985). 2007 Jun;102(6):2266-73. doi: 10.1152/japplphysiol.00583.2006. Epub 2007 Mar 15.
- Ortega JO, Lindstedt SL, Nelson FE, Jubrias SA, Kushmerick MJ, Conley KE. Muscle force, work and cost: a novel technique to revisit the Fenn effect. J Exp Biol. 2015 Jul;218(Pt 13):2075-82. doi: 10.1242/jeb.114512. Epub 2015 May 11.
- Panizzolo FA, Green DJ, Lloyd DG, Maiorana AJ, Rubenson J. Soleus fascicle length changes are conserved between young and old adults at their preferred walking speed. Gait Posture. 2013 Sep;38(4):764-9. doi: 10.1016/j.gaitpost.2013.03.021. Epub 2013 May 1.
- Rall JA. Sense and nonsense about the Fenn effect. Am J Physiol. 1982 Jan;242(1):H1-6. doi: 10.1152/ajpheart.1982.242.1.H1.
- Rasske K, Thelen DG, Franz JR. Variation in the human Achilles tendon moment arm during walking. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 2017 Feb;20(2):201-205. doi: 10.1080/10255842.2016.1213818. Epub 2016 Jul 27.
- Rubenson J, Pires NJ, Loi HO, Pinniger GJ, Shannon DG. On the ascent: the soleus operating length is conserved to the ascending limb of the force-length curve across gait mechanics in humans. J Exp Biol. 2012 Oct 15;215(Pt 20):3539-51. doi: 10.1242/jeb.070466. Epub 2012 Jul 5.
- Sawicki GS, Ferris DP. Mechanics and energetics of level walking with powered ankle exoskeletons. J Exp Biol. 2008 May;211(Pt 9):1402-13. doi: 10.1242/jeb.009241.
- Stanaway FF, Gnjidic D, Blyth FM, Le Couteur DG, Naganathan V, Waite L, Seibel MJ, Handelsman DJ, Sambrook PN, Cumming RG. How fast does the Grim Reaper walk? Receiver operating characteristics curve analysis in healthy men aged 70 and over. BMJ. 2011 Dec 15;343:d7679. doi: 10.1136/bmj.d7679.
- Stenroth L, Peltonen J, Cronin NJ, Sipila S, Finni T. Age-related differences in Achilles tendon properties and triceps surae muscle architecture in vivo. J Appl Physiol (1985). 2012 Nov;113(10):1537-44. doi: 10.1152/japplphysiol.00782.2012. Epub 2012 Oct 4.
- Studenski S, Perera S, Patel K, Rosano C, Faulkner K, Inzitari M, Brach J, Chandler J, Cawthon P, Connor EB, Nevitt M, Visser M, Kritchevsky S, Badinelli S, Harris T, Newman AB, Cauley J, Ferrucci L, Guralnik J. Gait speed and survival in older adults. JAMA. 2011 Jan 5;305(1):50-8. doi: 10.1001/jama.2010.1923.
- Takahashi KZ, Gross MT, van Werkhoven H, Piazza SJ, Sawicki GS. Adding Stiffness to the Foot Modulates Soleus Force-Velocity Behaviour during Human Walking. Sci Rep. 2016 Jul 15;6:29870. doi: 10.1038/srep29870.
- Takahashi KZ, Lewek MD, Sawicki GS. A neuromechanics-based powered ankle exoskeleton to assist walking post-stroke: a feasibility study. J Neuroeng Rehabil. 2015 Feb 25;12:23. doi: 10.1186/s12984-015-0015-7.
Studierekorddatoer
Studer hoveddatoer
Studiestart (Faktiske)
Primær fullføring (Faktiske)
Studiet fullført (Faktiske)
Datoer for studieregistrering
Først innsendt
Først innsendt som oppfylte QC-kriteriene
Først lagt ut (Faktiske)
Oppdateringer av studieposter
Sist oppdatering lagt ut (Faktiske)
Siste oppdatering sendt inn som oppfylte QC-kriteriene
Sist bekreftet
Mer informasjon
Begreper knyttet til denne studien
Nøkkelord
Andre studie-ID-numre
- H18208
- F32AG063460 (U.S. NIH-stipend/kontrakt)
Plan for individuelle deltakerdata (IPD)
Planlegger du å dele individuelle deltakerdata (IPD)?
Legemiddel- og utstyrsinformasjon, studiedokumenter
Studerer et amerikansk FDA-regulert medikamentprodukt
Studerer et amerikansk FDA-regulert enhetsprodukt
produkt produsert i og eksportert fra USA
Denne informasjonen ble hentet direkte fra nettstedet clinicaltrials.gov uten noen endringer. Hvis du har noen forespørsler om å endre, fjerne eller oppdatere studiedetaljene dine, vennligst kontakt register@clinicaltrials.gov. Så snart en endring er implementert på clinicaltrials.gov, vil denne også bli oppdatert automatisk på nettstedet vårt. .
Kliniske studier på Ankel eksoskeleton assistanse
-
Swiss Federal Institute of TechnologyAuxivo AGFullført
-
TOPMEDNatural Sciences and Engineering Research Council, Canada; Institut de...Rekruttering
-
The Catholic University of KoreaUkjentIkke-småcellet lungekreftKorea, Republikken
-
Shirley Ryan AbilityLabRekruttering
-
Shirley Ryan AbilityLabAktiv, ikke rekrutterendeRobotbasert gangtreningsterapi for pediatriske populasjoner med cerebral parese ved bruk av CPWalkerCerebral pareseForente stater
-
Ekso BionicsPåmelding etter invitasjonRyggmargs-skadeForente stater
-
FIDMAG Germanes HospitalàriesHospital Aita Menni; ASPACE GipuzkoaFullført
-
ABLE Human Motion S.L.Fundación Esclerosis Múltiple Madrid (FEMM)FullførtMultippel skleroseSpania
-
ABLE Human Motion S.L.Centro Europeo de Neurociencias (CEN); Cefine Neurología (CEFINE); Fundación...FullførtErvervet hjerneskade (inkludert hjerneslag)Spania
-
The University of New South WalesUkjent