Влияние односторонней роботизированной помощи на стратегии компенсации и мышечную активность во время гемипаретической походки

- Материалы: Исследователи разработали ортез колено-голеностоп-стопа (KAFO), состоящий из двух суставов, выровненных по колену и лодыжке пользователя. Длина его стержней и положение скобок могут быть адаптированы к антропометрии разных пользователей. Коленный сустав приводится в движение бесщеточным электродвигателем постоянного тока EC-60 flat 408057 (Maxon ag, Швейцария) в сочетании с гармоническим приводом CSD-20-160-2AGR (Harmonic Drive LLC, EE.UU.). Передаточное отношение 1:60 этой системы позволяет применять средний крутящий момент 35 Нм. Голеностопный сустав прототипа остается незадействованным и неограниченным, что позволяет ему свободно перемещаться в сагиттальной плоскости. Общий вес KAFO составляет около 4 кг.

Прототип оснащен датчиками, которые предоставляют информацию о переменных системы, которые используются для ее управления в режиме реального времени, таких как угол сгибания сустава робота или крутящий момент взаимодействия между пользователем и роботом. Кроме того, кинематика походки пользователя измеряется с помощью инерционных измерительных блоков (IMU), а контакт обеих стоп с полом — с помощью резисторов, чувствительных к силе (FSR).

Система использует адаптивный генератор частоты для оценки непрерывной фазы ходьбы контралатеральной конечности и синхронно помогает паретичной ноге, вызывая здоровую походку. Действие робота зависит от фазы походки вспомогательной ноги: во время фазы опоры робот укрепляет конечность, чтобы система, состоящая из ноги и экзоскелета, могла нагружать вес пользователя и не разрушаться, в то время как во время фазы переноса Робот направляет движение конечности в соответствии с парадигмой Assisted-As-Needed (AAN), создавая силовой туннель вокруг заданной траектории.

- Процедуры:

Экспериментальный протокол разделен на три сеанса. Во время всех из них пациент будет ходить по беговой дорожке, управляемой физиотерапевтом, с надетым страховочным поясом, чтобы избежать падений, и с ношением роботизированного экзоскелета в паретичной ноге. Во время второго и третьего сеансов также будет проводиться электромиография с использованием поверхностных электродов (Trigno System, Delsys Inc.) и в соответствии с рекомендациями SENIAM. С помощью этого метода будет измеряться мышечная активность прямой мышцы бедра, длинной головки двуглавой мышцы бедра, передней большеберцовой мышцы и медиальной икроножной мышцы обеих ног. Каждый экспериментальный сеанс описывается следующим образом:

1. - Тренировочное занятие: пациент наденет роботизированный экзоскелет, чтобы ознакомиться с работой устройства. Для каждого предмета будут определены комфортная и максимальная скорости.
2. - Сеанс линейной скорости: сеанс будет разделен на пять испытаний: (а) предварительно пациент не будет носить устройство; (б) Свободный, пациент будет носить робота, но он механически отсоединен, поэтому колено может двигаться свободно; (c) Активный, робот будет поддерживать походку до 75% максимальной скорости ходьбы; (d) MaxActive, робот будет поддерживать походку до достижения максимальной скорости; и (e) после, пациент повторит предусловие. Скорость увеличится от комфортной до максимальной, а затем вернется к комфортной.
3. - Сессия Random Velocity: сессия будет разделена на те же испытания, что и сессия Ramp Velocity.

Разница между сеансами RampVel и RandomVel будет заключаться в последовательности скоростей ходьбы, с которой будет ходить пациент. Во время RampVel будет определено пять шагов скорости от комфортной до максимальной скорости с или без экзо (в зависимости от испытания) и возвращением к комфортной скорости. Во время RandomVel будет использоваться тот же диапазон скоростей, но с определением пяти шагов во всем диапазоне и установкой их в случайном порядке. В обеих сессиях каждый шаг скорости ходьбы будет длиться одну минуту, следовательно, все попытки будут длиться пять минут. Пробные версии Free, Active и MaxActive также будут случайным образом упорядочены в каждом сеансе.

Между испытаниями пациенты будут отдыхать в течение 10 минут, чтобы избежать суммирующих эффектов. Каждая сессия будет проходить в разные дни, оставляя 1 или 2 дня между ними.

- Провайдеры вмешательства Во время испытаний будут присутствовать физиотерапевт и инженер. Первый будет отвечать за оценку базовой походки испытуемых и оценку его/ее состояния во время оказания помощи. Инженер будет нести ответственность за управление устройством и запись данных.

Оба исследователя контролируют верность вмешательству путем прямого наблюдения.

• Способы доставки Протокол предоставляется одному участнику за раз. Каждый пациент заполняет протокол один раз.
• Расположение Госпиталь Беата Мария Ана (Мадрид, Испания)
• Адаптация и модификации Протокол остается неизменным для всех приложений. Единственной адаптацией к пациентам является выбор комфортной и максимальной скорости ходьбы для проб.