Porównanie różnych mechanizmów protezy stopy i kostki

Wybór podmiotu i zgoda:

Przedmioty zostaną wybrane na podstawie następującego priorytetu. W pierwszej kolejności skontaktujemy się z osobami, które wcześniej brały udział w podobnych badaniach w laboratorium Biomechatroniki i które zostały już przebadane pod kątem stanu zdrowia i mobilności. Jeśli potrzebne będą dodatkowe przedmioty, do potencjalnych kandydatów zostanie wysłana ulotka rekrutacyjna i kwestionariusz przesiewowy. Kopie zarówno ulotki, jak i kwestionariusza znajdują się w sekcji załączników. Przed sesjami eksperymentalnymi uczestnicy zostaną poproszeni o przeczytanie i podpisanie formularza świadomej zgody oraz wyjaśnią im projekt i odpowiedzą na wszelkie pytania, które mogą mieć. Otrzymają również czas na zapoznanie się z używanym sprzętem przed rozpoczęciem jakichkolwiek prób. W razie potrzeby pacjenci zostaną wyrównani i dopasowani przez profesjonalnego protetyka w A Step Ahead Prosthetics w Burlington, MA. Żaden personel A Step Ahead Prosthetics nie będzie prowadził badań ani nie będzie miał żadnego interesu w wynikach badań lub publikacjach.

Strój:

Badani zostaną poproszeni o noszenie obcisłych ubrań, takich jak obcisła koszula, szorty do biegania i buty o niskim profilu. Jeśli nie będzie to możliwe, odzież zostanie zapewniona zgodnie z potrzebami podmiotu. Badacze zapewnią i mogą zażądać od badanych noszenia obcisłego stroju zapinanego na rzepy, który pozwoli nam umieścić odblaskowe kulki do przechwytywania kamery wideo.

Lokalizacje i oś czasu:

Sesje eksperymentalne będą prowadzone w MIT Biomechatronics Laboratory (E14-274), 75 Amherst St., Cambridge, MA 02139. Wszelkie wyrównanie i dopasowanie urządzeń protetycznych będzie miało miejsce w A Step Ahead Prosthetics, 21 A. St., Burlington, MA 01803.

Oczekuje się, że całkowity czas trwania badania wyniesie 8 godzin na osobę, prawdopodobnie w ciągu dwóch 4-godzinnych sesji. Sesje te można ukończyć w ciągu jednego dnia lub w ciągu dwóch dni. Przewiduje się, że po wybraniu podmiotu całe badanie potrwa 3 miesiące.

Zasilana proteza:

Uczestnicy otrzymają dwie sterowane komputerowo, zasilane protezy stawu skokowo-stopowego, które będą mocowane zamiast ich zwykłej protezy podczas sesji. Należą do nich Blatchford Elan, a także proteza o zmiennej sztywności opracowana w laboratorium Biomechatronics. Te zasilane protezy mają możliwość aktywnego wspomagania lub zmiany właściwości mechanicznych podczas chodzenia. Sterowanie można regulować za pośrednictwem łącza bezprzewodowego lub połączenia przewodowego, w zależności od urządzenia. Przed rozpoczęciem eksperymentów badani otrzymają tyle czasu, ile potrzeba, aby przećwiczyć korzystanie z protez.

Proteza pasywna:

Badani otrzymają trzy bierne protezy do zamocowania w miejsce zwykłej protezy podczas sesji. Należą do nich Ossur Pro-flex XC, pasywna proteza z przesuwaną belką oraz pasywna proteza, która może ręcznie zmieniać kąt równowagi kostki. Przed rozpoczęciem eksperymentów badani otrzymają tyle czasu, ile potrzeba, aby przećwiczyć korzystanie z protezy.

Gromadzenie danych:

Oczekuje się, że gromadzenie danych odbywać się będzie w dwóch segmentach. Pierwszy segment składa się z marszu po płaskim terenie na bieżni z trzema prędkościami w zakresie 0,5-1,5 m/s (wolne do szybkiego chodzenia). Przy każdej prędkości wszystkie pięć protez zostanie przetestowanych, losowo wybranych, przez 2 minuty każda. Ruch zostanie przechwycony za pomocą systemu przechwytywania ruchu VICON, a siły reakcji podłoża zostaną zmierzone za pomocą czułej na siłę bieżni Bertec. Dla każdej prędkości, po przetestowaniu wszystkich protez, każdy uczestnik otrzyma kwestionariusz w celu ustalenia, jak każda proteza zachowywała się przy uderzeniu piętą (podstawa wczesna), przewróceniu (podstawa środkowa) i zasilanym zgięciu podeszwowym (podstawa późna). Ponadto każdy pacjent zostanie zapytany, jak ogólnie działa każda proteza i jakie są jego osobiste preferencje. Test ten zostanie przeprowadzony dla trzech prędkości chodu, czego wynikiem będą trzy wypełnione kwestionariusze.

Ponadto badani będą chodzić w kształcie ósemki z preferowaną prędkością chodu wokół dwóch pachołków umieszczonych na równym podłożu i oddalonych od siebie o maksymalnie 30 stóp. Badani wykonują figurę chodzenia-8 minimum 5 razy dla każdej losowo wybranej protezy. Po przetestowaniu wszystkich protez, każdy pacjent otrzyma kwestionariusz, aby ustalić, jak ogólnie działa każda proteza i jakie są jego osobiste preferencje.

Druga sesja będzie składać się z chodzenia po zboczu i schodach. Każdy badany będzie wchodzić i schodzić po schodach i rampie nachylonej w zakresie 4°-10° od poziomu z preferowaną przez siebie prędkością, w losowo wybranej kolejności. Ruch zostanie przechwycony za pomocą systemu przechwytywania ruchu VICON, a siły reakcji podłoża zostaną zmierzone za pomocą czułej na siłę bieżni Bertec do chodzenia po zboczach oraz czułej na siłę klatki schodowej do chodzenia po schodach. Wszystkie pięć protez zostanie przetestowanych, wybranych losowo. Badani wykonają każde wchodzenie i schodzenie ze schodów co najmniej 5 razy na protezę. W przypadku chodzenia po zboczu na bieżni z przyrządami badani będą chodzić łącznie przez 2 minuty w przypadku wchodzenia po zboczu i 2 minuty w przypadku schodzenia ze zbocza z każdą protezą. Po przetestowaniu wszystkich protez dla każdego wchodzenia i schodzenia ze zbocza i schodów, każdy uczestnik otrzyma kwestionariusz w celu ustalenia ogólnego działania każdej protezy oraz osobistych preferencji. Testy te będą przeprowadzane na zboczach, jak również po próbie wchodzenia/schodzenia po schodach, w wyniku czego dla każdego uczestnika zostaną wypełnione trzy kwestionariusze.