Ankelrobotikk etter hjerneslag

Dette forslaget undersøker en bærbar ankelrobot (AMBLE) som skal brukes under mobilitetstrening over bakken for å redusere fotfall og forbedre gangfunksjonen hos hemiparetiske (halvkropps-, delvis lammede slagpasienter med fotfall (manglende evne til å løfte og rydde foten ordentlig) under gange. Omtrent 30 % av slagoverlevere sitter igjen med permanent ankelsvakhet som svekker mobiliteten deres og øker fallrisikoen. Foreløpig lever slagoverlevere med fotfall med stokk eller annet hjelpemiddel, og ofte ankel-fotstøtter (AFO) for sikkerhets skyld. Disse hjelpemidlene reverserer eller reduserer ikke det underliggende nevrologiske fotfallsproblemet. Ved å erkjenne den avgjørende rollen til ankelfunksjonen i gange og balanse, og erkjenner at den distale delen av underekstremiteten ofte lider størst skade etter et menneskelig slag, har etterforskerne kommet opp med en bærbar ankelrobot som et verktøy for terapeuter for å hjelpe til med å forme utvinning av gange.

AMBLE, og dets underliggende kontrollsystem, bruker informasjon om hvordan pasienter går fra ett trinn til et annet for å hjelpe og forme fotløfting for å hjelpe til med å trene opp gangrestitusjon ved en prosess som nevrovitenskapsmenn kaller motorisk læring. Det er kombinasjonen av den delvis lammede slagoverlevendes bevegelsesinnsats med rettidig assistanse «bare etter behov» av roboten som etterforskere og andre viser er nøkkelen til bevegelsesgjenoppretting etter slag. Dermed er ankelroboten ikke en krykke, men en lærings- og måleenhet som gradvis "kommer ut av veien" for eleven for å lette menneskelig robotlæring slik at mennesket tar over mer av den frivillige læringen.

Forskerteamet ved University of Maryland har demonstrert i 4 tidligere studier ved bruk av sittende og tredemøllebasert robotassistert trening ved bruk av en klumpete laboratorierobot programmert med en motorisk læringsformel som kan forbedre ankelmotorisk kontroll både i de tidlige og kroniske fasene av hjerneslag, og dette kan forbedre gange uten hjelp over bakken. En betydelig andel av de overlevende hjerneslag viste økt etter økt gjenoppretting av frivillig (ikke assistert av roboten) ankelløfting under gange over 6 uker med tre 30-45 minutters økter med robottrening mens de gikk på en tredemølle, selv år etter hjerneslaget. Faktisk har det blitt funnet at to uker med 3 økter per uke ankelrobotikktrening var tidsprofilen for mest motorisk læringsrestitusjon for å redusere fotfall. Denne informasjonen har gitt grunnlag for utformingen av studien beskrevet nedenfor.

Tidligere forskning ble gjort ved å bruke en klumpete, tung (~8 lbs) og dyr laboratorierobot som bare tillot sittende eller tredemøllebasert trening fordi den var bundet med ledninger. Dette begrenser i stor grad hvordan det kan brukes av fysioterapeuter, og er ikke hensiktsmessig konfigurert for brukervennlighet for fysioterapeuter i praksis. NextStep Robotics oppfant og bygde ankelrobotens motoriske læringsprogrammer med mye innspill fra fysioterapeuter og andre rehabiliteringsklinikere til en bærbar lettvektsrobot som kan brukes over bakken hvor som helst med blåtannkontroller som også forteller terapeuten nøyaktig hvor godt slaget overlevende lærer, trinn for trinn. Det er denne nye bærbare ankelroboten som er konfigurert for bruk i praksis som etterforskere prøver å teste i studier med fysioterapeuter som bruker den fullt integrert i deres vanlige polikliniske treningsopplæring for slagmobilitet ved University of Maryland Orthopedics and Rehabilitation Institute.

Denne U44-prisen fra National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) er ikke en typisk enfase randomisert klinisk studie, men består av fase I som fullfører kommersiell design av roboten det første året, etterfulgt av fase II randomisert klinisk studie over år. 2-4 av en ferdigstilt kommersiell versjon av ankelroboten.

Fase II (etter fullføring av kommersiell design i fase I) er en randomisert (tilfeldig gruppeoppgave), blindet (utfallstesting utført av teknikere uvitende om pasientgruppetildeling), to-arms (2 grupper) studie som undersøker hypotesen om at ved subakutt (6 uker til 6 måneder) slagpasienter med fotfall, AMBLE integrert fysioterapi (PTR) bestående av 18 treningsøkter over ni uker er mer effektivt enn vanlig fysioterapi (PT) for å forbedre utfall for fotfall målt ved bevegelsesanalyser av gange, og ved standardiserte kliniske vurderinger av gange inkludert spesifikke fotfallsutfall vurdert av en sertifisert PT-kliniker (blindet til behandlingsoppdrag), krysssjekket ved blindet gjennomgang av 2 andre klinikere av filmer av standardiserte mobilitetsvurderinger for å gi en konsensus upartisk vurdering. Spesielt fokuserer denne fase II-studien på subakutt utvinning av hjerneslag (6 uker til 6 måneder) fordi den representerer et terapeutisk vindu der konvensjonell poliklinisk fysioterapi typisk er frontlastet for å optimalisere resultatene. Denne fasen av slagrehabilitering er valgt for å teste AMBLE i virkelige omgivelser når poliklinisk fysioterapi vanligvis forekommer, ved å bruke en behandlingsfrekvens og -varighet (18 fysioterapiøkter over 9 uker) som er representativ for praksis i Maryland og det meste av USA . Hvis bruk av AMBLE-roboten under fysioterapi i denne tidsrammen reduserer fotfall og forbedrer langsiktige resultater målt 3 måneder etter at all robotterapi er avsluttet, vil etterforskerne søke om FDA-godkjenning for den første robotteknologien som aktivt behandler fotfall etter slag.