使用可穿戴外骨骼改善手臂功能

这项研究将收集初步数据，评估安装在身体上的辅助外骨骼，以方便使用中风受损的手臂来完成日常任务。 核心假设是便携式外骨骼将增加可触及区域，以增强受损肢体的功能和使用。 这种方法的基本原理是建立在关于肩部卸载对增加中风时手臂工作空间的影响的成熟文献的基础上的。

将招募 30 名患有慢性损伤的受试者作为方便样本参与。 参与者必须患有单次中风，中风后至少 6 个月，并且病情稳定，有影响手臂功能的残余损伤。 患者元数据将包括年龄、种族、性别、身高、体重、受影响的一侧以及中风后的时间。 手臂功能的标准化测试将测量慢性阶段中风受损受试者在有或没有外骨骼辅助的情况下的表现得分。 作为一致性检查，分数将由至少两名独立评分者在同一天进行评估。 我们将通过以下 3 个具体目标来检验中心假设以实现我们的目标：

目标 1. 证明便携式外骨骼的重力支撑可以增加中风后可到达的工作空间。 重力支持可减少手臂伸展任务期间异常的肌肉协同作用（即共同激活模式），但尚未在有损伤的非久坐成年人中得到证实。 这种方法结合了碳纤维增强 3D 打印塑料、天然橡胶基能量存储和定制的力分布机制，允许在便携式包装中实现在固定臂支撑中已取得成功的类似机制。 为了测试新的轻量级系统是否可以实现类似的结果，参与者将尝试在两种实验条件下（无辅助、由我们的便携式外骨骼辅助）在三个方向平面（矢状、额状、横向）中的每一个中执行最大面积扫描。 每个平面中的触及工作空间将通过来自 5 摄像头 Optitrack 运动捕捉系统的运动学数据进行测量，并将手腕中心作为触及端点。 预计与无辅助运动相比，便携式外骨骼的使用将在所有三个平面到达工作空间方向上产生非常显着的改进，类似于之前在横向平面中使用固定（即重型）机器人系统所证明的情况。

目标 2. 确定便携式肩部外骨骼是否可以改善中风后的手部功能。 虽然众所周知，肩部卸载可以通过减少二头肌的共同收缩来改善可触及的工作区域，但它可能会或可能不会充分减少手腕肌肉的共同收缩，从而使受试者能够够到但不能抓住物体。 有些人可能需要手腕上的辅助辅助装置，以允许他们充分张开手来与家用物品互动。 为了进行评估，受损的参与者将在佩戴肩部外骨骼的同时进行手腕和手指的伸展，并尝试从动作研究手臂测试（ARAT）、狼运动功能测试（WMFT）以及盒子和积木中拾取不同大小的物体。 BBT）测试套件。 对于那些无法从 ARAT 和 WMFT 测试套件中抓取物体的人，将记录手腕和手指关节角度，以及将手指和拇指伸展到功能性抓取姿势所需的辅助量。 预计便携式辅助将导致评估测试成绩显着提高，并且手指伸展测试将把人群分为两组：a）不需要额外手部辅助的人，b）需要肩部和肩部辅助的人手动辅助（动​​力或非动力）以便与测试对象交互。

目标 3. 量化便携式肩部外骨骼的辅助对临床和家庭环境中受损肢体功能使用变化的影响。 增加运动范围并不总能带来涉及手臂定位和手部精细运动控制的日常任务的功能改善。 这项工作将使用成熟的临床评估测试来评估日常物品功能使用的变化，然后对定制便携式外骨骼进行家庭试验。 有障碍的参与者将在实验室环境中进行标准化临床评估，这些评估已被证明与日常生活活动的功能表现相关，包括 WMFT、ARAT 和 BBT。 然后，参与者将根据过去一周进行的活动作为基线完成运动活动日志 (MAL)，然后在家佩戴外骨骼每天 1-2 小时，持续至少 5 天。 在家阶段结束时，参与者将完成系统可用性量表和与佩戴外骨骼时进行的活动相对应的第二个 MAL。 预计受试者将在更短的时间内、更少的精力完成更多的任务，并且在临床测试和家庭评估中获得更高的成功率。

如果成功，穿戴式外骨骼有可能在家中进行普遍的手臂功能训练和恢复，从而大大延长患有长期缺陷的患者的治疗训练时间。