Активни екзоскелети на долните крайници за придвижване

Активните екзоскелети на долните крайници са задвижвани носими роботи, които задвижват или подпомагат тазобедрената, коленната и глезенната стави, за да позволят или преобучат ходенето. Те се изследват в две основни роли: като помощни средства за придвижване, позволяващи на хора с тежка парализа на долните крайници — например при двигателно пълна увреда на гръбначния мозък — да стоят и да стъпват, и като платформи за обучение на походка, осигуряващи високоинтензивна, повторителна практика по време на неврологична рехабилитация, например след инсулт. Тяхното функциониране е организирано около цикъла на походката, като помощта се прилага в съответствие с фазите на опора и махане.

Definition

Активен екзоскелет на долните крайници е задвижвана носима ортеза, обхващаща една или повече стави на долния крайник, която осигурява задействан въртящ момент, съобразен с цикъла на походката, за да позволи изправяне и стъпване или да провежда целенасочено обучение по ходене.

Scope

Темата обхваща функцията, популациите и рехабилитационното обоснование на задвижваните екзоскелети на долните крайници за ходене, заедно с логиката на фазите на походката и помощните стратегии, които ги управляват. Тя не обхваща устройства за горните крайници, пасивни ортези или протезни крайници (разглеждани в съседни теми). Представлява справочно-образователен преглед; не е клиничен протокол, правило за допустимост или препоръка за устройство.

Core questions

• Как задвижваните екзоскелети на долните крайници позволяват или преобучават ходенето?
• Кои популации са изследвани — увреда на гръбначния мозък, инсулт и други?
• Как се координира помощта с фазите на цикъла на походката?
• Какво е рехабилитационното обоснование за високоповторителна роботизирана практика по ходене?

Key concepts

• Цикъл на походката и управление по фази на походката
• Поддръжка при опора и помощ при махане
• Роботизирано обучение по ходене
• Стратегии «помощ при необходимост»
• Наземни устройства срещу устройства на базата на бягаща пътека
• Целенасочена повторителна практика
• Зависимост от равновесие и патерици/проходилка

Mechanisms

Задвижваните екзоскелети на долните крайници усещат стойката и фазата на походката на носещия ги и осигуряват задействан въртящ момент в тазобедрената и коленната (а понякога и в глезенната) стави, за да поддържат телесното тегло по време на фазата на опора и да придвижват крайника по време на фазата на махане. Наземните устройства за парализа генерират предварително зададени модели на стъпване, задействани от преместване на тежестта или контролер, като обикновено носещият използва патерици или проходилка за равновесие [esquenazi-2012]. Рехабилитационните устройства вместо това целят да предизвикат и формират собственото движение на пациента: стратегиите «помощ при необходимост» и направляване на траекторията осигуряват само необходимата помощ за завършване на стъпка [banala-2009][bortole-2015]. При различните конструкции прегледите организират помощната логика около цикъла на походката и нивото на подкрепа, предоставяна на всяка фаза [yan-2015].

Clinical relevance

Тези устройства се изследват като средство за възстановяване на изправена подвижност при хора с тежко увреждане на долните крайници и за интензифициране на практиката за ходене по време на рехабилитация. Ранни клинични доклади описват придвижването с наземни екзоскелети при увреда на гръбначния мозък [esquenazi-2012] и осъществимостта на роботизираното обучение по ходене след инсулт [bortole-2015]. Настоящата статия описва как функционират устройствата и какво е изследвано; тя не установява допустимост, дозиране или резултати за отделен индивид, което изисква специализирана оценка.

Evidence & guidelines

Настоящите данни произхождат предимно от проучвания за осъществимост, малки кохорти и инженерни прегледи, а не от мащабни рандомизирани изпитвания [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Резултатите относно скоростта на ходене, издръжливостта и пренасянето към несъпроводено ходене остават предварителни и специфични за устройствата; читателите следва да се обърнат към актуални систематични прегледи и регулаторна информация за всеки конкретен продукт.

History

Роботизираното подпомагане на походката се развива първоначално около прикрепени тренировъчни системи на бягаща пътека в края на 1990-те и 2000-те години, след което в 2010-те се насочи към преносими наземни екзоскелети. Изследванията на активни екзоскелети за крака установиха концепции за обучение по ходене «помощ при необходимост» [banala-2009], а носимите наземни системи донесоха задвижвано стъпване при хора с двигателно пълна увреда на гръбначния мозък [esquenazi-2012], като успоредно работата разшири подхода към рехабилитация след инсулт [bortole-2015].

Debates

Пренасят ли се постиженията от роботизираното ходене към несъпроводено ходене?

Дали повторителното, устройствено-задвижвано стъпване се транслира в подобрено наземно ходене без устройството остава спорно, като резултатите варират в зависимост от популацията, устройството и протокола за обучение.

Колко трябва да прави устройството за пациента?

Пълното направляване на крайника осигурява правилна кинематика, но може да намали доброволните усилия, докато управлението «помощ при необходимост» цели да поддържа пациента активно ангажиран; оптималният баланс остава неуреден.

Seminal works

• esquenazi-2012
• banala-2009
• bortole-2015

Frequently asked questions

Може ли задвижван екзоскелет да позволи на човек с парализа да ходи отново?

Някои наземни екзоскелети са позволили на хора с двигателно пълна увреда на гръбначния мозък да стоят и да стъпват в проучвания, обикновено с патерици или проходилка за равновесие. Резултатите са специфични за устройството и личността, а употребата изисква клинично наблюдение; тази статия е образователна и не представлява гаранция за резултати.

Защо екзоскелетите на долните крайници се използват в рехабилитацията след инсулт?

Те могат да осигурят много повторения на направлявано или подпомагано стъпване, което отговаря на рехабилитационното обоснование за целенасочена, високоинтензивна практика. Дали това подобрява несъпроводеното ходене варира в зависимост от пациента и протокола и все още се изследва.