Melhorando a função do braço usando exoesqueletos vestíveis

Este estudo coletará dados preliminares avaliando um exoesqueleto auxiliar montado no corpo para facilitar o uso de braços prejudicados por acidente vascular cerebral para completar tarefas diárias. A hipótese central é que os exoesqueletos portáteis aumentarão a área alcançável para melhorar a função e o uso do membro comprometido. A justificativa para essa abordagem baseia-se na literatura bem estabelecida sobre os efeitos da descarga do ombro no aumento do espaço de trabalho do braço no AVC.

Uma amostra de conveniência de 30 indivíduos com deficiência crônica será recrutada para participar. Os participantes devem ter sofrido um único AVC, estar pelo menos 6 meses após o AVC e estar em condição estável com comprometimento residual afetando a função do braço. Os metadados do paciente incluirão idade, raça, sexo, altura, peso, lado afetado e tempo desde o AVC. Testes padronizados de função do braço medirão as pontuações de desempenho de indivíduos com AVC em estágio crônico com e sem assistência do exoesqueleto. Como verificação de consistência, as pontuações serão avaliadas por pelo menos dois avaliadores independentes no mesmo dia. A hipótese central será testada para alcançar nosso objetivo através dos seguintes 3 objetivos específicos:

Objetivo 1. Demonstrar que o suporte de gravidade de um exoesqueleto portátil pode aumentar o espaço de trabalho alcançável após o derrame. O suporte de gravidade reduz as sinergias musculares anormais (ou seja, padrões de coativação) durante as tarefas de alcance do braço, mas não foi demonstrado em adultos não sedentários com deficiência. A abordagem que combina plásticos impressos em 3D reforçados com fibra de carbono, armazenamento de energia à base de borracha natural e mecanismos de perfil de força personalizados permite uma mecânica semelhante que demonstrou sucesso em suportes de braço estacionários, mas em um pacote portátil. Para testar se resultados semelhantes podem ser alcançados com um novo sistema leve, os participantes tentarão realizar varreduras de área máxima em cada um dos três planos direcionais (sagital, frontal, transversal) sob duas condições experimentais (sem assistência, assistida por nosso exoesqueleto portátil). O espaço de trabalho de alcance em cada plano será medido por dados cinemáticos de um sistema de captura de movimento Optitrack de 5 câmeras com o centro do pulso tomado como ponto final de alcance. Prevê-se que o uso do exoesqueleto portátil produzirá melhorias altamente significativas em todas as três direções do espaço de trabalho de alcance planar em comparação com o movimento não assistido, semelhante ao que foi demonstrado anteriormente com sistemas robóticos estacionários (isto é, pesados) no plano transversal.

Objetivo 2. Determinar se um exoesqueleto de ombro portátil pode melhorar a função da mão após um AVC. Embora a descarga do ombro seja conhecida por melhorar a área de trabalho alcançável, reduzindo a cocontração do bíceps, ela pode ou não reduzir suficientemente a cocontração dos músculos do punho, deixando o sujeito capaz de alcançar, mas não agarrar objetos. Um dispositivo auxiliar secundário no pulso pode ser necessário para alguns indivíduos para permitir que eles abram a mão o suficiente para interagir com objetos domésticos. Para avaliar, os participantes deficientes realizarão a extensão simultânea do punho e do dedo enquanto usam o exoesqueleto do ombro e tentarão pegar objetos de tamanhos variados do Action Research Arm Test (ARAT), Wolf Motor Function Test (WMFT) e Box and Blocks ( BBT) kits de teste. Para aqueles que são incapazes de segurar objetos dos kits de teste ARAT e WMFT, os ângulos das articulações do punho e dos dedos serão registrados junto com a quantidade de assistência necessária para estender os dedos e o polegar em uma pose de preensão funcional. Prevê-se que melhorias notáveis ​​nas pontuações dos testes de avaliação resultarão da assistência portátil e que o teste de extensão do dedo estratificará a população em dois grupos: a) aqueles que não precisam de assistência adicional com as mãos e b) aqueles que precisam de ombro e assistência manual (motorizada ou não) para interagir com os objetos de teste.

Objetivo 3. Quantificar os efeitos da assistência de um exoesqueleto de ombro portátil nas mudanças no uso funcional do membro comprometido em ambientes clínicos e domésticos. O aumento da amplitude de movimento nem sempre leva a melhorias funcionais nas tarefas diárias que envolvem o posicionamento do braço e o controle motor fino da mão. Este trabalho avaliará as mudanças no uso funcional de objetos diários usando testes de avaliação clínica bem estabelecidos, seguidos de um teste doméstico de um exoesqueleto portátil de ajuste personalizado. Os participantes com deficiência realizarão avaliações clínicas padronizadas em um ambiente de laboratório que demonstraram estar correlacionadas com o desempenho funcional das atividades da vida diária, incluindo WMFT, ARAT e BBT. Os participantes completarão um Registro de Atividade Motora (MAL) com base na atividade realizada na última semana como linha de base, antes de usar o exoesqueleto em casa por um período de 1-2 horas por dia por pelo menos 5 dias. No final do período em casa, os participantes completarão uma Escala de Usabilidade do Sistema e um segundo MAL correspondente às atividades realizadas enquanto usavam o exoesqueleto. Prevê-se que os sujeitos concluam mais tarefas em menos tempo, com menos esforço e com maiores taxas de sucesso tanto em testes clínicos quanto em avaliações domiciliares.

Se bem-sucedidos, os exoesqueletos montados no corpo têm o potencial de permitir o treinamento onipresente e a recuperação da função do braço em casa, estendendo drasticamente o tempo de treinamento terapêutico de pacientes com déficits de longo prazo.