Aktív alsó végtagi exoszkeletonok a mozgáshoz

Az aktív alsó végtagi exoszkeletonok olyan energiaellátással működő, viselhető robotok, amelyek a csípő-, térd- és bokaízületet hajtják vagy segítik, lehetővé téve a járást vagy annak újratanulását. Két fő szerepkörben vizsgálják őket: mint mozgási segédeszközök, amelyek lehetővé teszik a súlyos alsó végtagi bénulással – például motoros szempontból teljes gerincvelő-sérüléssel – élő személyek számára az állást és a lépést; valamint mint járáskiképzési platformok, amelyek nagy intenzitású, ismétlődő gyakorlatot biztosítanak a neurológiai rehabilitáció során, például stroke után. Működésük a járási ciklus köré szerveződik, az állás és a lendítési fázissal összhangban nyújtva segítséget.

Definition

Az aktív alsó végtagi exoszkeletons egy vagy több alsó végtagi ízületet átfogó, energiaellátással működő, viselhető ortézis, amely aktuált nyomatékot biztosít a járási ciklushoz időzítve, lehetővé téve az állást és a lépést, vagy feladatspecifikus járáskiképzést megvalósítva.

Scope

A témakör az energiaellátással működő alsó végtagi exoszkeletonok járáshoz kapcsolódó funkcióját, az érintett populációkat és a rehabilitációs indoklást fogja át, beleértve a járási fázisok logikáját és az alkalmazott segítségnyújtási stratégiákat. Nem terjed ki a felső végtagi eszközökre, passzív ortézisekre és protetikai végtagokra (ezeket szomszédos témák tárgyalják). Ez egy referencia-oktatási áttekintés; nem klinikai protokoll, jogosultsági szabály vagy eszközajánlás.

Core questions

• Hogyan teszik lehetővé az energiaellátással működő alsó végtagi exoszkeletonok a járást, illetve annak újratanítását?
• Mely populációkat vizsgáltak – gerincvelő-sérülteket, stroke-betegeket és másokat?
• Hogyan hangolják össze a segítségnyújtást a járási ciklus fázisaival?
• Mi a rehabilitációs indoklása a nagy ismétlésszámú robotasszisztált járásgyakorlatnak?

Key concepts

• Járásciklus és járási fázisok vezérlése
• Állási fázis támogatása és lendítési fázis segítése
• Robotasszisztált járáskiképzés
• Igény szerinti segítség stratégiák
• Szabadtéri és futópad-alapú eszközök összehasonlítása
• Feladatspecifikus ismétlődő gyakorlat
• Egyensúly és mankó/járókeret-függőség

Mechanisms

Az energiaellátással működő alsó végtagi exoszkeletonok érzékelik a viselő testtartását és járási fázisát, majd aktuált nyomatékot adnak a csípő- és térdfognál (esetenként a bokánál is), hogy az állási fázisban megtámasszák a testsúlyt, a lendítési fázisban pedig előremozdítsák a végtagot. A bénulást kezelő szabadtéri eszközök előre meghatározott lépésmintákat hoznak létre, amelyeket a testsúlyáthelyezés vagy egy vezérlő indít el; a viselő jellemzően egyensúlyhoz mankókat vagy járókeretet használ [esquenazi-2012]. A rehabilitációs eszközök ezzel szemben a beteg saját mozgásának kiváltását és alakítását célozzák: az „igény szerinti segítség” (assist-as-needed) és a pályakövetési stratégiák csak annyi segítséget adnak, amennyi a lépés elvégzéséhez szükséges [banala-2009][bortole-2015]. Az összehasonlítások a segítési logikát a járási ciklus és az egyes fázisokban nyújtott támogatás mértéke köré szervezik [yan-2015].

Clinical relevance

Ezeket az eszközöket egyrészt az egyenes mozgás visszaállításának eszközeként vizsgálják súlyos alsó végtagi károsodással élő személyeknél, másrészt a rehabilitáció alatti járásgyakorlás intenzitásának fokozásaként. Korai klinikai közlemények gerincvelő-sérülésnél rögzítenek járásteljesítményt szabadtéri exoszkeletonokkal [esquenazi-2012], illetve robotasszisztált járáskiképzés megvalósíthatóságát stroke után [bortole-2015]. Ez a szócikk az eszközök működését és a vizsgált területeket ismerteti; nem állapít meg jogosultságot, adagolást vagy egyéni kimeneteleket – ezek specialista értékelést igényelnek.

Evidence & guidelines

A jelenlegi bizonyítékok főként megvalósíthatósági vizsgálatokból, kis esetszámú kohorszkutatásokból és mérnöki áttekintőkből származnak, nem nagymintás randomizált vizsgálatokból [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. A járási sebesség, a teljesítőképesség és a segédeszköz nélküli járásra való átvitel terén elért eredmények előzetesek és eszközspecifikusak; az olvasóknak naprakész szisztematikus áttekintőket és szabályozói információkat célszerű konzultálniuk az egyes termékekkel kapcsolatban.

History

A robotasszisztált járás először a késő 1990-es és 2000-es évek kötött, futópad-alapú edzőberendezéseiből fejlődött ki, majd a 2010-es évekre áttevődött a hordható, szabadtéri exoszkeletonokra. Az aktív lábexoszkeletonok kutatása kidolgozta az „igény szerinti segítség” elvén alapuló járáskiképzési koncepciókat [banala-2009], a hordható szabadtéri rendszerek pedig az elektromos léptetést elérhetővé tették motoros szempontból teljes gerincvelő-sérüléssel élő személyek számára [esquenazi-2012], párhuzamosan a stroke rehabilitációra is kiterjesztett kutatásokkal [bortole-2015].

Debates

Átvihetők-e a robotasszisztált járás eredményei a segítségnyújtás nélküli járásra?

Az a kérdés, hogy az ismétlődő, eszköz által vezérelt lépés javítja-e az eszköz nélküli szabadtéri járást, továbbra is vitatott; az eredmények változnak a populáció, az eszköz és a képzési protokoll szerint.

Mennyit végezzen el a beteg helyett az eszköz?

A végtagmozgás teljes irányítása helyes kinematikát biztosít, de csökkentheti az önkéntes erőfeszítést; ezzel szemben az igény szerinti segítség vezérlése célja az aktív bevonódás fenntartása – az optimális egyensúly még nem tisztázott.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Lehetővé tehet-e egy energiaellátással működő exoszkeletons egy bénult személy számára a járást?

Egyes szabadtéri exoszkeletonok vizsgálatokban lehetővé tették a motoros szempontból teljes gerincvelő-sérüléssel élő személyek számára az állást és a lépést, jellemzően egyensúlyi célból mankókkal vagy járókerettel. Az eredmények eszköz- és személyfüggők, a használat klinikai felügyeletet igényel; ez a szócikk oktatási célú, és nem garantál eredményeket.

Miért alkalmaznak alsó végtagi exoszkeletonokat a stroke rehabilitációban?

Az eszközök sok ismétlésben biztosíthatnak irányított vagy segített lépésgyakorlatot, ami illeszkedik a feladatspecifikus, nagy intenzitású gyakorlat rehabilitációs elvéhez. Az, hogy ez javítja-e a segítségnyújtás nélküli járást, betegenként és protokollonként változik, és még vizsgálat alatt áll.