Soleus Loading Response podczas chodzenia

W tym podstawowym badaniu naukowym uczestnicy są przydzielani do jednej grupy. Protokół obejmuje testowanie zasilanego urządzenia na kostkę do noszenia i jego algorytmu sterowania podczas marszu na bieżni. Zrobotyzowane urządzenie na kostkę jest przymocowane do łydki i stopy uczestnika za pomocą plastikowej ortezy na kostkę i stopę oraz pasków na rzepy. Zrobotyzowane urządzenie na kostkę będzie noszone po uszkodzonej stronie, podczas gdy druga strona będzie wolna podczas chodzenia. Uczestnik umieszcza stopę (strona połowiczo niedowładna) na zrobotyzowanym urządzeniu stawu skokowego za pomocą niestandardowej ramy ortezy. Mechaniczny przegub urządzenia jest wyrównany ze środkiem stawu skokowego uczestnika. Pasek owinięty wokół obwodu podudzia mocuje nogę uczestnika do urządzenia na kostkę, aby zapewnić, że staw mechaniczny obraca staw skokowy. Pasowanie nie powinno być nieprzyjemnie ciasne, ale wystarczająco ciasne, aby zapobiec względnemu (niepożądanemu) przemieszczeniu. Kable są podłączone do pary silników elektrycznych, które przykładają moment obrotowy w kierunku zgięcia podeszwowego i zgięcia grzbietowego. Urządzenie zbiera pomiary kąta stawu. Silniki są regulowane za pomocą kąta stawu skokowego, tak że zrobotyzowane urządzenie stosuje zaburzenia obrotu kostki w celu wywołania zmian w aktywności mięśnia płaszczkowatego. Urządzenie na kostkę integruje czujniki nacisku umieszczone pod podeszwą stopy na pięcie i palcach, aby zbierać pionowe siły reakcji podłoża.

Czujniki elektromiograficzne (EMG) są umieszczane na grupach mięśni płaszczkowatych i piszczelowych przednich. Czujniki EMG są przyklejane za pomocą biokompatybilnej taśmy w celu przymocowania czujników do skóry. Aktywność EMG jest wzmacniana, filtrowana pasmowoprzepustowo (10-1000 Hz), próbkowana przy 3000 Hz i zapisywana. Członek badania będzie dostępny, aby pomóc uczestnikom umieścić czujniki EMG. Tętno i ciśnienie krwi są monitorowane przed rozpoczęciem protokołu. Kinematyka stawu skokowego, kolanowego i biodrowego jest rejestrowana obustronnie za pomocą noszonych elektrogoniometrów. Uczestnicy noszą szelki bezpieczeństwa, które są przymocowane do przenośnego systemu (toru podwieszonego i statywu), aby zapobiec upadkowi bez ograniczania ruchu. Przycisk zatrzymania awaryjnego jest dostępny dla uczestników, aby natychmiast zatrzymać eksperyment. Uczestnicy mogą ustnie poprosić personel o naciśnięcie przycisku zatrzymania awaryjnego.

Uczestnicy chodzą z wybraną przez siebie wygodną dużą prędkością (np. 3,5-4 km/h) podczas krótkich napadów marszu na bieżni (4-6 minut na bieg). Bieżnia jest sterowana z zewnątrz przez komputer w celu regulacji prędkości pasa. Oczekuje się, że sesja chodu potrwa około 60-90 minut, aby uniknąć zmęczenia i zmieniających się w czasie zmian w reakcjach mięśni. Podczas rozgrzewki rejestrowany jest maksymalny dobrowolny skurcz zginacza podeszwowego (MVC) w pozycji stojącej, a kinematyka chodu, EMG mięśni i siły reakcji podłoża są rejestrowane podczas chodzenia bez zrobotyzowanego urządzenia na kostkę.

Po rozgrzewce, podczas chodzenia po bieżni z założonym zrobotyzowanym urządzeniem, wykonywane będą obroty stawu skokowego przy użyciu opracowanego algorytmu w celu wywołania reakcji obciążania płaszczkowatego podczas fazy średnio-późnej podporu. Algorytm kontrolny stosuje perturbacje stawu skokowego, które są przesunięciami od naturalnej kinematyki stawu skokowego w celu ukierunkowania reakcji na obciążenie stopy w fazie podporu średnio-późnego co drugie 4-6 cykli chodu, aby zapobiec przyzwyczajeniu. Podczas marszu na bieżni kontrolowana jest wielkość, prędkość i czas perturbacji. Ze względu na unikalne parametry perturbacji (wielkość i prędkość) stosowanej przez urządzenie, ryzyko upadku jest minimalne, ponieważ jest stosowane przez krótki czas w fazie podporu w celu wywołania reakcji mięśniowej (np. jest to analogiczne do rozciągania mechanicznego) odruch). W związku z tym zaburzenie nie jest stosowane do kierowania lub wspomagania ruchu kostki, co będzie miało duży wpływ na kinematykę chodu. Poza oknem perturbacji w postawie kontrola kostki jest wyłączona.

Dla dowolnego cyklu krokowego możliwe są tylko dwa warunki. Albo uczestnik jest w stanie wzburzonym, albo w stanie niewzruszonym. Podczas zaburzonych cykli krokowych uczestnik nosi urządzenie na kostkę i stosuje siłę, aby zmienić ruch kostki i stopy (tj. Urządzenie jest aktywowane). Podczas niezakłóconych cykli krokowych uczestnik ma na sobie urządzenie na kostkę, ale nie stosuje siły, aby zmienić ruch kostki i stopy (tj. Urządzenie jest pasywne, a nie aktywne).

Sesja chodu składa się z 4-5 napadów chodu przeplatających kroki chodu zaburzonego i niezakłóconego (aż do zebrania danych o około 30 zaburzonych i niezakłóconych krokach na chód), pozostawiając co najmniej jeden krok niezakłócony przed krokiem zaburzonym. Pomiędzy walkami przewidziane są przerwy na odpoczynek.

Zespół badawczy będzie stale monitorował uczestnika podczas sesji chodu i ustnie prosił o informację zwrotną, aby zapewnić uczestnikowi komfort i bezpieczeństwo. Automatyczne i ręczne zabezpieczenia programowe są umieszczane w celu zatrzymania sesji, jeśli wydajność przekroczy bezpieczną/pożądaną prędkość lub zakresy momentu obrotowego. Sesja chodu kończy się wyciszeniem w celu zmierzenia kinematyki stawów, EMG mięśni i napędu podczas chodzenia bez noszenia urządzenia. Pod koniec eksperymentów nadające się do noszenia czujniki zostaną delikatnie usunięte z ciała. Personel badawczy pomoże uczestnikowi zdjąć urządzenie z kostki.

Badanie obejmuje pojedynczą grupę obejmującą 15 osób bez znanych schorzeń neurologicznych lub historii urazów ortopedycznych. Podczas sesji chodu zostaną porównane zmiany w zapisie EMG płaszczkowatym między zaburzonymi i niezakłóconymi krokami chodu. W przypadku podstawowego pomiaru (odpowiedź EMG płaszczki) różnica między EMG niezaburzonym i zaburzonym zostanie oceniona za pomocą testu t-Studenta. każdy, odpowiedź EMG soleus na zakłócenie z marginesem błędu 5,4% niezakłóconego EMG. To obliczenie opiera się na poprzednim badaniu, w którym analiza grupowa z s.d. o 0,87% (% niezakłóconego EMG) zaobserwowano w EMG płaszczkowatego w odpowiedzi na zaburzenie ruchu stawu o 1 stopień/s podczas średnio-późnej fazy podporu (tj. zmiana EMG płaszczkowatego jest liniowo związana z prędkością i /lub amplituda zaburzeń). podobny sd zakłada się dla proponowanego badania, które daje wielkość próby N=15 sprawnych fizycznie osób. Ponadto zbadana zostanie próba 5 uczestników z niedowładem połowiczym i deficytami chodu spowodowanymi udarem w celu zbadania wykonalności proponowanych algorytmów i urządzenia do wywołania reakcji obciążenia płaszczkowatego. Ze względu na brak dostępności danych dotyczących uczestników poudarowych, s.d. zmiany % niezakłóconego EMG płaszczkowatego nie można określić przed przeprowadzeniem badań u osób po udarze. W związku z tym to badanie pilotażowe dostarczy wstępnych wyników w celu scharakteryzowania EMG płaszczkowatego z powodu zastosowanych zaburzeń u osób po udarze.