Wspomagające badanie egzoszkieletu stawu biodrowego w przypadku udaru

Jednym ze znaczących wyzwań w osiąganiu społecznościowego poruszania się za pomocą egzoszkieletów jest zapewnienie adaptacyjnego systemu sterowania do wykonywania szerokiej gamy zadań lokomotorycznych. Obecnie wiele egzoszkieletów jest opracowywanych bez szczegółowego zrozumienia wpływu urządzenia na układ mięśniowo-szkieletowy człowieka. Celem badania jest zbadanie, w jaki sposób system sterowania wpływa na biomechanikę człowieka, w tym kinematykę, kinetykę i wzorce aktywacji mięśni. Poprzez optymalizację kontrolerów egzoszkieletu w oparciu o biomechanikę człowieka i dostosowanie sterowania w oparciu o zadanie, prace te będą w stanie zapewnić największe korzyści pacjentom i rozwinąć najnowocześniejsze egzoszkielety wspomagające staw biodrowy. Dużą populacją pacjentów, która mogłaby odnieść korzyści z technologii wspomagającej kończyny dolne, są osoby po udarze mózgu, czyli grupa, do której skierowana jest ta propozycja. Jedną z powszechnych cech osób po udarze, które odzyskują zdolność chodzenia, jest przeciążenie mięśni bioder z powodu dystalnego osłabienia. Badacze proponują użycie napędzanego egzoszkieletu biodrowego do wzmocnienia mięśni proksymalnych, które muszą wytwarzać znaczną moc wyjściową podczas większości czynności lokomocyjnych, takich jak wstawanie, chodzenie i wchodzenie po schodach lub pochyłościach. Innym aspektem biomechanicznym osób po udarze mózgu jest asymetryczny chód pod względem kinematyki, kinetyki i aktywacji mięśni. W ramach badań zostanie zbadany, jaki rodzaj pomocy egzoszkieletu jest najbardziej korzystny dla osób, które przeżyły udar, w celu poprawy poruszania się w społeczności. Hipoteza jest taka, że ​​ponieważ chód jest asymetryczny, kontroler będzie musiał być asymetryczny, aby zapewnić optymalną pomoc w poruszaniu się. Długoterminowym celem badawczym jest stworzenie egzoszkieletów wspomagających z napędem, które będą miały wielką wartość dla osób z poważnymi niepełnosprawnościami kończyn dolnych, poprzez poprawę wyników klinicznych, takich jak prędkość chodu i zdolność poruszania się w społeczności. Ogólnym celem proponowanego projektu jest zbadanie biomechanicznych skutków zastosowania egzoszkieletu stawu biodrowego z adaptacyjnymi kontrolerami do wspomagania osób po udarze z deficytami kończyn dolnych w celu poprawy ich zdolności poruszania się w społeczności. Główną hipotezą nadrzędną dla obu celów jest to, że kontrola egzoszkieletu, która dostosowuje się do terenu środowiskowego, poprawi wskaźniki mobilności dla użytkowników egzoszkieletu ludzkiego podczas zadań związanych z poruszaniem się w społeczności. Uzasadnieniem jest to, że ponieważ biomechanika człowieka zmienia się w zależności od zadania, kontrolerzy egzoszkieletu również muszą zoptymalizować poziomy pomocy, aby dopasować je do tego, co robi człowiek. Zespół wcześniej zaprojektował i szeroko przetestował autonomiczny egzoszkielet biodrowy u pełnosprawnych osób na bieżni i planuje przeprowadzić osobne badanie na pełnosprawnych osobach podczas poruszania się po ziemi podczas chodzenia, schodów i ramp. Celem tego badania jest przetłumaczenie autonomicznego zrobotyzowanego egzoszkieletu biodrowego, aby zapewnić pomoc adaptacyjną w chodzeniu po społeczności dla osób, które przeżyły udar mózgu z upośledzeniem ruchowym. Zespół przeanalizuje efekty biomechaniczne i korzyści kliniczne wynikające z zastosowania autonomicznego egzoszkieletu stawu biodrowego dla użytkownika z upośledzeniem chodzenia (z powodu udaru). Podstawowa hipoteza dotycząca tego celu jest taka, że ​​osoby, które przeżyły udar, zwiększą swoją mobilność w zadaniach związanych z chodzeniem po społeczności, korzystając z ram kontroli adaptacyjnej. Hipoteza jest taka, że ​​osoby, które przeżyły udar, u których występuje jednostronne upośledzenie, będą miały lepsze wyniki biomechaniczne i kliniczne przy użyciu kontrolera z asymetryczną pomocą. Badacze oczekują, że kontroler, który zapewni większą pomoc stronie upośledzonej, poprawi ogólną symetrię i pomoże osobie, która przeżyła udar, utrzymać bardziej efektywny wzorzec chodu, aby poprawić prędkość chodu (główna miara wyniku). Oczekiwanym rezultatem tych celów będzie lepsze zrozumienie efektów biomechanicznych i klinicznych stosowania wspomagania stawu biodrowego za pomocą zrobotyzowanego egzoszkieletu w zadaniach związanych z chodzeniem po społeczności, takich jak chodzenie po ziemi, rampy i schody. Ta praca posłuży jako podstawa do szerszych planowanych badań nad optymalizacją kontrolerów w celu poprawy biomechaniki osób z upośledzeniem chodu przy użyciu napędzanych autonomicznych egzoszkieletów biodrowych. Cel ten będzie miał pozytywny wpływ, pomagając w informowaniu o projektowaniu i kontrolowaniu przyszłego egzoszkieletu do pomocy osobom z niepełnosprawnością kończyn dolnych, ze szczególnym wglądem w osoby po udarze z upośledzeniem ruchowym.