Робототехника голеностопного сустава после инсульта

В этом предложении исследуется портативный голеностопный робот (AMBLE), который будет использоваться во время тренировок по наземной подвижности, чтобы уменьшить свисание стопы и улучшить функцию ходьбы у пациентов с гемипаретическим параличом (половина тела, частичный паралич) с отвисанием стопы (неспособностью правильно поднять и отодвинуть стопу). во время ходьбы. Около 30% выживших после инсульта остаются с постоянной слабостью голеностопного сустава, которая ограничивает их подвижность и увеличивает риск падения. В настоящее время выжившие после инсульта с отвисшей стопой живут с тростью или другим вспомогательным устройством, а также часто с фиксаторами для лодыжки и стопы (AFO) в целях безопасности. Эти вспомогательные устройства не устраняют и не уменьшают основную неврологическую проблему отвисания стопы. Признавая решающую роль функции голеностопного сустава при ходьбе и сохранении равновесия, а также осознавая, что дистальная часть нижней конечности часто подвергается наибольшим повреждениям после инсульта у человека, исследователи разработали портативного робота для голеностопного сустава в качестве инструмента для терапевтов, помогающего терапевтам придавать форму. восстановление ходьбы.

AMBLE и лежащая в его основе система управления использует информацию о том, как пациенты переходят с одного шага на другой, чтобы помочь и сформировать подъем стопы, чтобы помочь переобучить восстановление ходьбы с помощью процесса, который нейробиологи называют двигательным обучением. Это сочетание двигательных усилий частично парализованного человека, пережившего инсульт, с своевременной помощью робота «только по мере необходимости», что, как показывают исследователи и другие исследователи, является ключом к восстановлению движения после инсульта. Таким образом, голеностопный робот - это не костыль, а обучающее и измерительное устройство, которое постепенно «уходит с пути» учащегося, чтобы облегчить обучение робота-человека, так что человек берет на себя большую часть произвольного обучения.

Исследовательская группа из Университета Мэриленда продемонстрировала в 4 предыдущих исследованиях, используя роботизированную тренировку сидя и на беговой дорожке с использованием громоздкого лабораторного робота, запрограммированного с помощью формулы моторного обучения, которая может улучшить моторный контроль голеностопного сустава как на ранней, так и на хронической фазах инсульта. может улучшить самостоятельную ходьбу по земле. Значительная часть выживших после инсульта продемонстрировала сеанс за сеансом восстановления произвольного (без помощи робота) подъема лодыжки во время ходьбы в течение 6 недель из трех 30–45-минутных сеансов обучения робота при ходьбе на беговой дорожке, даже спустя годы после инсульта. На самом деле было обнаружено, что две недели по 3 занятия робототехникой голеностопного сустава в неделю были временным профилем для большей части восстановления моторного обучения, чтобы уменьшить отвисание стопы. Эта информация легла в основу дизайна исследования, описанного ниже.

Предыдущее исследование проводилось с использованием громоздкого, тяжелого (~ 8 фунтов) и дорогого лабораторного робота, который позволял тренироваться только сидя или на беговой дорожке, поскольку был привязан проводами. Это сильно ограничивает возможности его использования физиотерапевтами и не обеспечивает надлежащей настройки для простоты использования физиотерапевтами на практике. Компания NextStep Robotics изобрела и построила программы моторного обучения для голеностопных роботов при активном участии физиотерапевтов и других реабилитационных клиницистов в портативного легкого робота, который можно использовать над землей в любом месте, с элементами управления с синими зубами, которые также точно сообщают терапевту, насколько хорошо был выполнен удар. Выжившие учатся шаг за шагом. Именно этот новый портативный голеностопный робот, настроенный для использования на практике, исследователи стремятся протестировать в исследованиях с физиотерапевтами, используя его, полностью интегрированного в их обычные амбулаторные тренировки по восстановлению после инсульта в Институте ортопедии и реабилитации Университета Мэриленда.

Эта премия U44 от Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS) не является типичным однофазным рандомизированным клиническим исследованием, а состоит из фазы I, которая завершает коммерческое проектирование робота в первый год, за которой следует рандомизированное клиническое испытание фазы II через несколько лет. 2-4 доработанной коммерческой версии голеностопного робота.

Фаза II (после завершения коммерческого дизайна в Фазе I) представляет собой рандомизированное (случайное назначение групп), слепое (проверка результатов проводится техническими специалистами, не знающими о распределении пациентов по группам), исследование с двумя группами (2 группы), в котором изучается гипотеза о том, что при подостром (от 6 недель до 6 месяцев) субъекты, перенесшие инсульт с отвисанием стопы, комплексная физиотерапия AMBLE (PTR), состоящая из 18 тренировок в течение девяти недель, более эффективна, чем обычная физиотерапия (PT), для улучшения исходов отвисания стопы, измеренных с помощью анализа движения при ходьбе, и с помощью стандартизированной клинической оценки ходьбы, включая конкретные исходы свисания стопы, оцененные сертифицированным клиницистом по ЛТ (вслепую по назначению лечения), перекрестно проверенным слепым просмотром 2 другими клиницистами фильмов стандартизированных оценок подвижности для обеспечения согласованного беспристрастного суждения. Примечательно, что это исследование фазы II фокусируется на восстановлении после подострого инсульта (от 6 недель до 6 месяцев), потому что оно представляет собой терапевтическое окно, в котором традиционная амбулаторная физиотерапия обычно используется в первую очередь для оптимизации результатов. Эта фаза реабилитации после инсульта выбрана для проверки AMBLE в реальных условиях, когда обычно проводится амбулаторная физиотерапия, с использованием частоты и продолжительности лечения (18 сеансов физиотерапии в течение 9 недель), которые являются репрезентативными для практики в Мэриленде и большей части Соединенных Штатов. . Если ношение робота AMBLE во время физиотерапии в этот период уменьшит отвисание стопы и улучшит долгосрочные результаты, измеренные через 3 месяца после окончания всей роботизированной терапии, то исследователи подадут заявку на одобрение FDA для первого роботизированного устройства для активного лечения отвисания стопы после Инсульт.