Effekter av ensidig robothjelp på kompensasjonsstrategier og muskelaktivitet under hemiparetisk gang

- Materialer: Etterforskerne har utviklet en kne-ankel-fot-ortose (KAFO) som består av to ledd på linje med brukerens kne og ankel. Lengden på stengene og posisjonene til bøylene kan skreddersys til antropometrien til forskjellige brukere. Kneleddet aktiveres av en DC børsteløs motor EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Sveits) kombinert med en harmonisk drivenhet CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Overføringsforholdet på 1:60 til dette systemet muliggjør bruk av et gjennomsnittlig dreiemoment på 35Nm. Ankelleddet til prototypen forblir ikke-aktivert og ubegrenset, noe som muliggjør fri bevegelse i sagittalplanet. Totalvekten til KAFO er ca. 4 kg.

Prototypen er utstyrt med sensorer som gir informasjon om systemvariabler som brukes for kontroll av den i sanntid, for eksempel fleksjonsvinkelen til robotleddet eller interaksjonsmomentet mellom bruker og robot. I tillegg måles gangskinematikken til brukeren ved hjelp av treghetsmålingsenheter (IMUs) og kontakten av begge føttene med gulvet av Force Sensing Resistors (FSRs).

Systemet bruker en adaptiv frekvensoscillator for å estimere den kontinuerlige gangfasen til det kontralaterale lemmet og assisterer synkront det paretiske beinet ved å indusere et sunt gangmønster. Handlingen til roboten avhenger av gangfasen til det assisterte beinet: under stillingsfasen forsterker roboten lemmen slik at systemet som består av beinet og eksoskjelettet kan belaste brukerens vekt og ikke kollapse, mens under svingfasen roboten styrer lemmens bevegelse i henhold til Assisted-As-Needed (AAN) paradigmet og skaper en krafttunnel rundt den foreskrevne banen.

- Prosedyrer:

Den eksperimentelle protokollen er delt inn i tre økter. Under alle disse vil pasienten gå på en tredemølle kommandert av fysioterapeuten mens han har på seg en sikkerhetssele for å unngå fall og mens han har på seg det robotiske eksoskjelettet i det paretiske beinet. Under den andre og tredje økten vil elektromyografi også bli innhentet ved bruk av overflateelektroder (Trigno System, Delsys Inc.) og i henhold til SENIAM-retningslinjene. Muskelaktiviteten til Rectus Femoris, Biceps Femoris Long Head, Tibialis Anterior og Medial Gastrocnemius på begge bena vil bli målt gjennom denne metoden. Hver eksperimentell økt er beskrevet nedenfor:

1. - Treningsøkt: Pasienten vil bære det robotiske eksoskjelettet for å gjøre seg kjent med enhetens handling. Komfortable og maksimale hastigheter vil bli identifisert for hvert emne.
2. - Ramp Velocity Session: økten vil bli delt inn i fem forsøk: (a) Før vil pasienten ikke bruke enheten; (b) Fri, pasienten vil bære roboten, men den er mekanisk frakoblet slik at den vil muliggjøre fri knebevegelse; (c) Aktiv, roboten vil hjelpe gangarten til 75 % maksimal ganghastighet; (d) MaxActive, roboten vil hjelpe gangarten til maksimal ganghastighet; og (e) Post, vil pasienten gjenta Pre-tilstanden. Hastigheten vil øke fra en komfortabel hastighet til den maksimale og deretter komme tilbake til den komfortable.
3. - Tilfeldig hastighetsøkt: økten vil bli delt inn i de samme forsøkene som rampehastighetsøkten.

Forskjellen mellom RampVel- og RandomVel-økter vil være sekvensen av ganghastigheter som pasienten vil gå med. Under RampVel vil fem hastighetstrinn bli definert fra komfortabel til maksimal hastighet med eller uten exo (avhengig av prøven) og komme tilbake til komfortabel hastighet. Under RandomVel vil det samme hastighetsområdet bli brukt, men definere fem trinn i hele området og sette dem i en tilfeldig rekkefølge. I begge øktene vil hvert ganghastighetstrinn vare i ett minutt, derfor vil alle forsøk vare i fem minutter. Prøveperioder Free, Active og MaxActive vil også bli tilfeldig sortert i hver økt.

Mellom forsøkene vil pasientene hvile i 10 minutter for å unngå summeringseffekter. Hver økt vil finne sted på forskjellige dager, med 1 eller 2 dager i mellom.

- Intervensjonstilbydere En fysioterapeut og en ingeniør vil være til stede under forsøkene. Den første vil være ansvarlig for å vurdere den basale gangarten til forsøkspersonene og evaluere tilstanden hans/hennes mens hjelpen gis. Ingeniøren vil være ansvarlig for å administrere enheten og registrere dataene.

Begge forskerne overvåker troskap til intervensjonen ved direkte veiledning.

• Leveringsmåter Protokollen leveres til én deltaker om gangen. Hver pasient fullfører protokollen én gang.
• Location Hospital Beata María Ana (Madrid, Spania)
• Skreddersøm og modifikasjoner Protokollen forblir uendret på tvers av applikasjoner. Den eneste tilpasningen til pasientene er valget av komfortable og maksimale ganghastigheter for forsøkene.