Вспомогательное исследование экзоскелета тазобедренного сустава при инсульте

Одной из серьезных проблем в достижении общественного передвижения с помощью экзоскелетов является создание адаптивной системы управления для выполнения широкого спектра двигательных задач. Многие экзоскелеты сегодня разрабатываются без детального понимания влияния устройства на опорно-двигательный аппарат человека. Исследование заинтересовано в изучении вопроса о том, как система управления влияет на биомеханику человека, включая кинематические, кинетические и мышечные модели активации. Оптимизируя контроллеры экзоскелета на основе биомеханики человека и адаптируя управление в зависимости от задачи, эта работа сможет принести наибольшую пользу пациентам и продвинуться вперед с помощью вспомогательных экзоскелетов бедра. Большой контингент пациентов, которым могут помочь вспомогательные технологии нижних конечностей, — это люди, перенесшие инсульт, на которые нацелено данное предложение. Одной из общих характеристик выживших после инсульта, которые восстанавливают способность ходить, является то, что мышцы бедра перенапряжены из-за их дистальной слабости. Исследователи предлагают использовать экзоскелет бедра с электроприводом для увеличения их проксимальной мускулатуры, которая должна производить значительную выходную мощность в большинстве двигательных действий, таких как вставание, ходьба и подъем по лестнице или склонам. Еще одним биомеханическим аспектом выживших после инсульта является асимметричная походка с точки зрения кинематики, кинетики и мышечной активации. В ходе исследования будет изучено, какая помощь экзоскелета наиболее полезна для выживших после инсульта для улучшения передвижения в обществе. Гипотеза состоит в том, что, поскольку походка асимметрична, контроллер должен быть асимметричным, чтобы обеспечить оптимальную помощь в подвижности. Долгосрочная цель исследования состоит в том, чтобы создать вспомогательные экзоскелеты с электроприводом, которые будут иметь большое значение для людей с серьезными нарушениями нижних конечностей, улучшая клинические результаты, такие как скорость ходьбы и способность передвигаться в обществе. Общая цель предлагаемого проекта заключается в изучении биомеханических эффектов использования экзоскелета тазобедренного сустава с адаптивными контроллерами для оказания помощи выжившим после инсульта с дефицитом нижних конечностей для улучшения их способности к передвижению по месту жительства. Центральная гипотеза, объединяющая обе цели, заключается в том, что управление экзоскелетом, которое адаптируется к окружающей местности, улучшит показатели мобильности для людей, использующих экзоскелет, при выполнении задач общественного передвижения. Обоснование заключается в том, что, поскольку биомеханика человека меняется в зависимости от задачи, контроллеры экзоскелета также должны оптимизировать свои уровни помощи, чтобы соответствовать тому, что делает человек. Команда ранее разработала и тщательно протестировала автономный тазобедренный экзоскелет на здоровых субъектах на беговой дорожке и планирует провести отдельное исследование на здоровых субъектах во время наземного передвижения при ходьбе, лестницах и пандусах. Целью этого исследования является трансформация автономного роботизированного экзоскелета бедра для обеспечения адаптивной помощи в передвижении по месту жительства для выживших после инсульта с нарушением подвижности. Команда проанализирует биомеханические эффекты и клинические преимущества использования автономного тазобедренного экзоскелета для пользователя с нарушениями ходьбы (из-за инсульта). Основная гипотеза для этой цели заключается в том, что выжившие после инсульта повысят свою мобильность при выполнении задач по передвижению по месту жительства, используя структуру адаптивного управления. Подгипотеза состоит в том, что выжившие после инсульта с односторонним нарушением будут иметь лучшие биомеханические и клинические результаты при использовании контроллера с асимметричной поддержкой. Исследователи ожидают, что контроллер, который окажет большую помощь пораженной стороне, улучшит общую симметрию и поможет выжившим после инсульта поддерживать более эффективную походку, чтобы помочь улучшить скорость ходьбы (основной критерий результата). Ожидаемым результатом этих целей будет более глубокое понимание биомеханических и клинических эффектов применения помощи бедра с помощью роботизированного экзоскелета в задачах общественного передвижения, таких как ходьба по земле, пандусы и лестницы. Эта работа послужит отправной точкой для более широкого запланированного исследования по оптимизации контроллеров для улучшения биомеханики у людей с нарушениями ходьбы с использованием автономных экзоскелетов с приводом от бедра. Эта цель окажет положительное влияние, помогая информировать о дизайне и управлении будущим экзоскелетом для помощи людям с ограниченными возможностями нижних конечностей, с особым пониманием выживших после инсульта с нарушением подвижности.