Assisterande höftexoskeletonstudie för stroke

En betydande utmaning för att uppnå samhällsambulering med exoskelett är att tillhandahålla ett adaptivt kontrollsystem för att utföra en mängd olika rörelseuppgifter. Många exoskelett utvecklas idag utan en detaljerad förståelse av enhetens effekt på det mänskliga rörelseorganet. Studien är intresserad av att utforska frågan om hur kontrollsystemet påverkar människans biomekanik inklusive kinematisk, kinetik och muskelaktiveringsmönster. Genom att optimera exoskelettkontroller baserade på mänsklig biomekanik och anpassa kontroll utifrån uppgift, kommer detta arbete att kunna ge den största fördelen för patienterna och avancera det senaste med assisterande höftexoskelett. En stor patientpopulation som skulle kunna dra nytta av hjälpmedelsteknik för nedre extremiteter är strokeöverlevande, vilket är den specifika population som detta förslag riktar sig till. Ett vanligt kännetecken för strokeöverlevande som återfår sin förmåga att gå är att höftmusklerna är överbelastade på grund av distal svaghet. Utredarna föreslår att man ska använda ett motordrivet höftexoskelett för att förstärka sin proximala muskulatur, som måste producera betydande kraftuttag i de flesta förflyttningsaktiviteter som att stå upp, gå och gå uppför trappor eller sluttningar. En annan biomekanisk aspekt av strokeöverlevande är en asymmetrisk gång när det gäller kinematik, kinetik och muskelaktiveringar. Forskningen kommer att undersöka vilken typ av exoskeletthjälp som är mest fördelaktigt för strokeöverlevande för att förbättra samhällets ambulation. Hypotesen är att eftersom gångarten är asymmetrisk kommer kontrollanten att behöva vara asymmetrisk för att ge optimal assistans för att underlätta rörligheten. Det långsiktiga forskningsmålet är att skapa motordrivna exoskelettenheter som är av stort värde för individer med allvarliga funktionsnedsättningar i nedre extremiteter genom att förbättra kliniska resultat som gånghastighet och rörelseförmåga i samhället. Det övergripande syftet med det föreslagna projektet är att studera de biomekaniska effekterna av att använda ett höftexoskelett med adaptiva kontroller för att hjälpa strokeöverlevande med underben i nedre extremiteter att förbättra deras ambulerande förmåga i samhället. Den centrala hypotesen för båda målen är att exoskelettkontroll som anpassar sig till miljömässig terräng kommer att förbättra mobilitetsmåtten för mänskliga exoskelettanvändare vid ambulerande uppgifter i samhället. Skälet är att eftersom människans biomekanik förändras baserat på uppgift, måste exoskelettkontrollanter också optimera sina assistansnivåer för att matcha vad människan gör. Teamet har tidigare designat och utförligt testat ett autonomt höftexoskelett hos friska försökspersoner på ett löpband och planerar att följa upp detta med en separat studie på friska försökspersoner under överjordisk förflyttning av gång, trappor och ramper. Syftet med denna studie är att översätta ett autonomt robotiskt höft-exoskelett för att ge adaptiv assistans vid ambulering i samhället för strokeöverlevande med rörelsehinder. Teamet kommer att analysera de biomekaniska effekterna och de kliniska fördelarna med att använda ett autonomt höftexoskelett för en användare med funktionsnedsättning (på grund av stroke). Den primära hypotesen för detta mål är att strokeöverlevande kommer att öka sin rörlighet i samhällsambulerande uppgifter med hjälp av det adaptiva kontrollramverket. En subhypotes är att strokeöverlevande som uppvisar ensidig funktionsnedsättning kommer att få överlägsna biomekaniska och kliniska resultat med hjälp av en kontrollenhet med asymmetrisk assistans. Utredarna förväntar sig en kontrollenhet som ger en större assistans till den handikappade sidan för att förbättra den övergripande symmetrin och hjälpa den som överlever stroke att upprätthålla ett mer effektivt gångmönster för att förbättra gånghastigheten (primärt resultatmått). Det förväntade resultatet av dessa mål kommer att vara en ökad förståelse för de biomekaniska och kliniska effekterna av att applicera höfthjälp med ett robotexoskelett vid ambulerande uppgifter i samhället såsom gång över jord, ramper och trappor. Detta arbete kommer att fungera som en grundläggande start för en bredare planerad studie av att optimera styrenheter för att förbättra biomekaniken hos gångsvaga med hjälp av drivna höftautonoma exoskelett. Detta mål kommer att ha en positiv inverkan genom att hjälpa till att informera utformningen och kontrollen av framtida exoskelett för att hjälpa individer med funktionsnedsättningar i nedre extremiteter, med specifik insikt i strokeöverlevande med rörelsehinder.