Robotyka kostki po udarze

Ta propozycja dotyczy przenośnego robota stawu skokowego (AMBLE), który ma być używany podczas treningu mobilności naziemnej w celu zmniejszenia opadania stopy i poprawy funkcji chodu u pacjentów z niedowładem połowiczym (połowa ciała, częściowo sparaliżowani pacjenci po udarze z opadającą stopą (niezdolność do prawidłowego uniesienia i usunięcia stopy podczas chodzenia. Około 30% osób, które przeżyły udar, pozostaje z trwałym osłabieniem stawu skokowego, które upośledza ich mobilność i zwiększa ryzyko upadku. Obecnie osoby po udarze z opadającą stopą żyją z laską lub innym urządzeniem pomocniczym, a często także z ortezami stawu skokowo-stopowego (AFO) dla bezpieczeństwa. Te urządzenia wspomagające nie odwracają ani nie zmniejszają podstawowego neurologicznego problemu opadania stopy. Uznając kluczową rolę funkcji kostki w chodzeniu i utrzymywaniu równowagi oraz uznając, że dystalna część kończyny dolnej często doznaje największych uszkodzeń po udarze człowieka, badacze wymyślili przenośnego robota kostki jako narzędzia dla terapeutów, aby pomóc kształtować powrót do chodzenia.

AMBLE i leżący u jego podstaw system kontroli wykorzystuje informacje o tym, jak pacjenci chodzą z jednego kroku na drugi, aby wspomagać i kształtować podnoszenie stopy, aby pomóc w przetrenowaniu regeneracji chodu w procesie, który neuronaukowcy nazywają uczeniem się motorycznym. Zdaniem badaczy i innych osób kluczem do odzyskania sprawności ruchowej po udarze jest połączenie wysiłków ruchowych częściowo sparaliżowanej osoby, która przeżyła udar, z szybką pomocą robota „tylko w razie potrzeby”. Tak więc robot na kostkę nie jest kulą, ale urządzeniem uczącym się i mierzącym, które stopniowo „schodzi z drogi” uczącemu się, aby ułatwić uczenie się ludzkiego robota w taki sposób, że człowiek przejmuje większą część wolicjonalnego uczenia się.

Zespół badawczy z University of Maryland zademonstrował w 4 wcześniejszych badaniach stosowanie treningu wspomaganego robotem w pozycji siedzącej i na bieżni z wykorzystaniem nieporęcznego robota laboratoryjnego zaprogramowanego za pomocą formuły uczenia się motorycznego, która może poprawić kontrolę motoryczną stawu skokowego zarówno we wczesnej, jak i przewlekłej fazie udaru. może poprawić samodzielne chodzenie po ziemi. U znacznego odsetka osób, które przeżyły udar, sesja po sesji wracała do zdrowia po wolicjonalnym (bez pomocy robota) podnoszeniu stawu skokowego podczas chodzenia w ciągu 6 tygodni obejmujących trzy 30-45 minutowe sesje treningu robota podczas chodzenia na bieżni, nawet lata po udarze. W rzeczywistości stwierdzono, że dwa tygodnie z 3 sesjami tygodniowo treningu robotyki kostki były profilem czasowym dla większości regeneracji uczenia się motorycznego w celu zmniejszenia opadania stopy. Informacje te wpłynęły na projekt badania opisanego poniżej.

Wcześniejsze badania przeprowadzono przy użyciu nieporęcznego, ciężkiego (~ 8 funtów) i drogiego robota laboratoryjnego, który pozwalał tylko na trening w pozycji siedzącej lub na bieżni, ponieważ był przywiązany przewodami. To znacznie ogranicza sposób, w jaki może być używany przez fizjoterapeutów i nie jest odpowiednio skonfigurowany pod kątem łatwości użytkowania przez fizjoterapeutów w praktyce. NextStep Robotics wynalazł i zbudował programy uczenia się motorycznego robotów na kostkę przy dużym udziale fizjoterapeutów i innych klinicystów zajmujących się rehabilitacją w przenośnego, lekkiego robota, którego można używać na ziemi w dowolnym miejscu z niebieskimi zębami kontrolnymi, które również informują terapeutę dokładnie, jak dobrze udar ocaleni uczą się krok po kroku. To właśnie ten nowy przenośny robot na kostkę, który jest skonfigurowany do użytku w praktyce, badacze chcą przetestować w badaniach z fizjoterapeutami, używając go w pełni zintegrowanego z ich zwykłym ambulatoryjnym treningiem przywracania sprawności ruchowej po udarze w Instytucie Ortopedii i Rehabilitacji Uniwersytetu Maryland.

Ta nagroda U44 przyznawana przez National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) nie jest typowym jednofazowym randomizowanym badaniem klinicznym, ale składa się z fazy I, która kończy komercyjny projekt robota w pierwszym roku, po której następuje losowe badanie kliniczne fazy II na przestrzeni lat 2-4 sfinalizowanej komercyjnej wersji robota na kostkę.

Faza II (po zakończeniu projektu komercyjnego w fazie I) jest randomizowanym (przypadkowym przydziałem do grup), zaślepionym (testy wyników przeprowadzane przez techników nieświadomych przydziału pacjentów do grup), badaniem z dwoma ramionami (2 grupy), które bada hipotezę, że w podostrym (od 6 tygodni do 6 miesięcy) osoby po udarze z opadaniem stopy, zintegrowana fizjoterapia (PTR) AMBLE składająca się z 18 sesji treningowych w ciągu dziewięciu tygodni jest skuteczniejsza niż zwykła fizykoterapia (PT) w celu poprawy wyników opadania stopy mierzonych analizą ruchu podczas chodzenia, oraz poprzez wystandaryzowaną ocenę kliniczną chodu, w tym określone wyniki opadania stopy, ocenione przez certyfikowanego klinicystę PT (zaślepionego na przypisanie do leczenia), kontrolę krzyżową za pomocą zaślepionej recenzji 2 innych klinicystów filmów z wystandaryzowanych ocen mobilności w celu uzyskania konsensusu bezstronnej oceny. Warto zauważyć, że to badanie fazy II koncentruje się na rekonwalescencji po udarze podostrym (od 6 tygodni do 6 miesięcy), ponieważ stanowi okno terapeutyczne, w którym konwencjonalna fizjoterapia ambulatoryjna jest zazwyczaj ukierunkowana na optymalizację wyników. Ta faza rehabilitacji poudarowej została wybrana w celu przetestowania AMBLE w rzeczywistych warunkach, kiedy zwykle ma miejsce fizjoterapia ambulatoryjna, przy użyciu częstotliwości i czasu trwania leczenia (18 sesji fizjoterapeutycznych w ciągu 9 tygodni), które są reprezentatywne dla praktyki w Maryland i większości Stanów Zjednoczonych . Jeśli noszenie robota AMBLE podczas fizjoterapii w tym przedziale czasowym zmniejszy opadanie stopy i poprawi długoterminowe wyniki mierzone 3 miesiące po zakończeniu całej terapii robotycznej, wówczas badacze wystąpią o zatwierdzenie przez FDA pierwszego urządzenia robotycznego do aktywnego leczenia opadania stopy po udar mózgu.