Aktivní exoskeletony dolních končetin pro lokomoci

Aktivní exoskeletony dolních končetin jsou poháněná nositelná robotická zařízení, která pohánějí nebo asistují kyčelnímu, kolennímu a hlezennímu kloubu s cílem umožnit nebo znovu natrénovat chůzi. Jsou studovány ve dvou hlavních rolích: jako pomůcky mobility umožňující lidem s těžkou obrnou dolních končetin — například s motoricky kompletní míšní lézí — stát a vykračovat, a jako platformy pro nácvik chůze, které zajišťují vysoce intenzivní opakovanou praxi při neurologické rehabilitaci, například po cévní mozkové příhodě. Jejich činnost je organizována kolem cyklu chůze, přičemž asistence je aplikována ve fázi s opornou a švihovou fází.

Definition

Aktivní exoskelet dolních končetin je poháněná nositelná ortéza překlenující jeden nebo více kloubů dolní končetiny, která dodává aktuovaný točivý moment synchronizovaný s cyklem chůze, aby umožnila stání a vykračování nebo řídila cíleně zaměřený nácvik chůze.

Scope

Téma pokrývá funkci, populace a rehabilitační zdůvodnění poháněných exoskeletonů dolních končetin pro chůzi, spolu s logikou fází chůze a asistenčními strategiemi, které je řídí. Nezahrnuje zařízení pro horní končetiny, pasivní ortézy ani protetické pomůcky (pojednávané v sousedních tématech). Jedná se o referenčně-vzdělávací přehled, nikoli o klinický protokol, pravidla způsobilosti nebo doporučení konkrétního zařízení.

Core questions

• Jak poháněné exoskeletony dolních končetin umožňují nebo znovu trénují chůzi?
• Které populace byly studovány — míšní léze, cévní mozková příhoda a další?
• Jak je asistence koordinována s fázemi cyklu chůze?
• Jaké je rehabilitační zdůvodnění vysoce opakované robotem asistované praxe chůze?

Key concepts

• Cyklus chůze a řízení fází chůze
• Oporná fáze a asistence švihové fáze
• Robotem asistovaný nácvik chůze
• Strategie assist-as-needed
• Přenosná zařízení versus zařízení na běžeckém pásu
• Úkolově zaměřená opakovaná praxe
• Závislost na rovnováze a berlích/chodítku

Mechanisms

Poháněné exoskeletony dolních končetin snímají polohu a fázi chůze uživatele a dodávají aktuovaný točivý moment v kyčelním a kolenním kloubu (a někdy i v hlezenním kloubu), aby podpořily hmotnost těla v oporné fázi a posunuly končetinu dopředu ve švihové fázi. Přenosná zařízení pro osoby s obrnou generují předdefinované vzorce kroků spouštěné přenosem váhy nebo ovladačem, přičemž uživatel obvykle používá pro rovnováhu podpažní berle nebo chodítko [esquenazi-2012]. Rehabilitační zařízení se naopak snaží vyvolat a tvarovat vlastní pohyb pacienta: strategie asistenčního řízení (assist-as-needed) a vedení po trajektorii poskytují pouze tolik pomoci, kolik je potřeba k dokončení kroku [banala-2009][bortole-2015]. Napříč konstrukcemi organizují přehledy asistenční logiku kolem cyklu chůze a míry podpory poskytované v každé fázi [yan-2015].

Clinical relevance

Tato zařízení jsou zkoumána jako prostředek obnovy vzpřímené mobility u osob s těžkým postižením dolních končetin a intenzifikace nácviku chůze v průběhu rehabilitace. Rané klinické zprávy popisují lokomoci s přenosnými exoskeletony při míšní lézi [esquenazi-2012] a proveditelnost robotem asistovaného nácviku chůze po cévní mozkové příhodě [bortole-2015]. Tato položka popisuje, jak zařízení fungují a co bylo studováno; neurčuje způsobilost, dávkování ani výsledky pro žádného konkrétního jedince, pro což je nezbytné specializované hodnocení.

Evidence & guidelines

Současné důkazy pocházejí převážně ze studií proveditelnosti, malých kohort a technických přehledů spíše než z rozsáhlých randomizovaných studií [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Zjištění ohledně rychlosti chůze, vytrvalosti a přenosu na neasistenovanou chůzi zůstávají předběžná a specifická pro jednotlivá zařízení; čtenáři by měli pro konkrétní produkt konzultovat aktuální systematické přehledy a regulační informace.

History

Robotem asistovaná chůze se nejprve rozvíjela kolem přichycených trenažérů na běžeckém pásu na konci 90. let a v průběhu 2000. let, poté se ve 2010. letech přesunula k přenosným přenosným exoskeletonům. Výzkum aktivních exoskeletonů nohou zavedl koncepty nácviku chůze s řízením assist-as-needed [banala-2009] a nositelné přenosné systémy umožnily poháněné vykračování lidem s motoricky kompletní míšní lézí [esquenazi-2012], přičemž souběžná práce rozšiřovala tento přístup na rehabilitaci po cévní mozkové příhodě [bortole-2015].

Debates

Přenášejí se zisky z robotem asistované chůze na neasistenovanou chůzi?

Zda se opakované kroky řízené zařízením přenáší do zlepšené chůze bez zařízení zůstává spornou otázkou, přičemž výsledky se liší podle populace, zařízení a trénovacího protokolu.

Jak mnoho by mělo zařízení za pacienta vykonat?

Plné vedení končetiny zajišťuje správnou kinematiku, ale může snižovat dobrovolné úsilí, zatímco řízení assist-as-needed usiluje o udržení aktivního zapojení pacienta; optimální rovnováha není dosud objasněna.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Může poháněný exoskelet umožnit osobě s obrnou znovu chodit?

Některé přenosné exoskeletony umožnily lidem s motoricky kompletní míšní lézí stát a vykračovat ve studiích, obvykle s berlemi nebo chodítkem pro udržení rovnováhy. Výsledky jsou specifické pro zařízení i osobu a použití vyžaduje klinický dohled; tato položka je vzdělávacím materiálem a nezaručuje konkrétní výsledky.

Proč se exoskeletony dolních končetin používají při rehabilitaci po cévní mozkové příhodě?

Mohou zajistit mnoho opakování vedeného nebo asistovaného vykračování, což odpovídá rehabilitačnímu zdůvodnění cíleně zaměřené, vysoce intenzivní praxe. Zda to zlepšuje neasistenovanou chůzi, se liší podle pacienta a protokolu a je stále předmětem studia.