Eksoskeleton Tungkai Bawah Aktif untuk Lokomosi

Eksoskeleton tungkai bawah aktif adalah robot yang dapat dikenakan bertenaga yang menggerakkan atau membantu pinggul, lutut, dan pergelangan kaki untuk memungkinkan atau melatih kembali berjalan. Eksoskeleton ini dipelajari dalam dua peran luas: sebagai alat bantu mobilitas yang memungkinkan orang dengan kelumpuhan tungkai bawah yang parah—seperti cedera tulang belakang motorik lengkap—untuk berdiri dan melangkah, dan sebagai platform pelatihan gaya berjalan yang memberikan latihan intensitas tinggi dan berulang selama rehabilitasi neurologis, misalnya setelah stroke. Perilaku eksoskeleton ini diatur berdasarkan siklus gaya berjalan, memberikan bantuan yang selaras dengan fase berdiri dan mengayun.

Definition

Eksoskeleton tungkai bawah aktif adalah ortosis bertenaga yang dapat dikenakan yang mencakup satu atau lebih sendi tungkai bawah yang memberikan torsi aktuasi, disinkronkan dengan siklus gaya berjalan, untuk memungkinkan berdiri dan melangkah atau untuk mendorong pelatihan gaya berjalan spesifik tugas.

Scope

Topik ini mencakup fungsi, populasi, dan rasional rehabilitasi eksoskeleton tungkai bawah bertenaga untuk berjalan, bersama dengan logika fase gaya berjalan dan strategi bantuan yang mengaturnya. Topik ini tidak mencakup perangkat tungkai atas, ortosis pasif, atau anggota tubuh prostetik (dibahas dalam topik terkait). Ini adalah tinjauan referensi-edukasi; ini bukan protokol klinis, aturan kelayakan, atau rekomendasi perangkat.

Core questions

• Bagaimana eksoskeleton tungkai bawah bertenaga memungkinkan atau melatih kembali berjalan?
• Populasi mana yang telah dipelajari—cedera tulang belakang, stroke, dan lainnya?
• Bagaimana bantuan dikoordinasikan dengan fase-fase siklus gaya berjalan?
• Apa rasional rehabilitasi untuk latihan gaya berjalan yang dibantu robot dengan pengulangan tinggi?

Key concepts

• Siklus gaya berjalan dan kontrol fase gaya berjalan
• Dukungan fase berdiri dan bantuan fase mengayun
• Pelatihan gaya berjalan yang dibantu robot
• Strategi bantu-sesuai-kebutuhan
• Perangkat di atas tanah versus berbasis treadmill
• Latihan berulang spesifik tugas
• Keseimbangan dan ketergantungan pada kruk/alat bantu jalan

Mechanisms

Eksoskeleton tungkai bawah bertenaga merasakan postur dan fase gaya berjalan pemakainya dan memberikan torsi aktuasi pada pinggul dan lutut (dan terkadang pergelangan kaki) untuk menopang berat badan selama fase berdiri dan untuk menggerakkan tungkai selama fase mengayun. Perangkat di atas tanah untuk kelumpuhan menghasilkan pola langkah yang telah ditentukan yang dipicu oleh pergeseran berat badan atau pengontrol, biasanya dengan pemakai menggunakan kruk atau alat bantu jalan untuk keseimbangan [esquenazi-2012]. Perangkat rehabilitasi justru bertujuan untuk memicu dan membentuk gerakan pasien sendiri: strategi bantu-sesuai-kebutuhan dan panduan-lintasan hanya memberikan bantuan yang diperlukan untuk menyelesaikan satu langkah [banala-2009][bortole-2015]. Di berbagai desain, tinjauan mengatur logika bantuan berdasarkan siklus gaya berjalan dan tingkat dukungan yang diberikan pada setiap fase [yan-2015].

Clinical relevance

Perangkat ini diselidiki sebagai sarana untuk mengembalikan mobilitas tegak bagi orang dengan gangguan tungkai bawah yang parah dan untuk mengintensifkan latihan gaya berjalan selama rehabilitasi. Laporan klinis awal menggambarkan ambulasi dengan eksoskeleton di atas tanah pada cedera tulang belakang [esquenazi-2012] dan kelayakan pelatihan gaya berjalan yang dibantu robot setelah stroke [bortole-2015]. Entri ini menjelaskan bagaimana perangkat berfungsi dan apa yang telah dipelajari; ini tidak menetapkan kelayakan, dosis, atau hasil untuk individu mana pun, yang memerlukan evaluasi spesialis.

Evidence & guidelines

Bukti saat ini sebagian besar berasal dari studi kelayakan, kohort kecil, dan tinjauan teknik daripada uji coba acak besar [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Temuan tentang kecepatan berjalan, daya tahan, dan transfer ke gaya berjalan tanpa bantuan masih bersifat awal dan spesifik perangkat, dan pembaca harus berkonsultasi dengan tinjauan sistematis terkini dan informasi peraturan untuk produk tertentu.

History

Gaya berjalan yang dibantu robot pertama kali dikembangkan di sekitar pelatih berbasis treadmill yang terikat pada akhir 1990-an dan 2000-an, kemudian beralih ke eksoskeleton portabel di atas tanah pada tahun 2010-an. Penelitian eksoskeleton kaki aktif menetapkan konsep pelatihan gaya berjalan bantu-sesuai-kebutuhan [banala-2009], dan sistem di atas tanah yang dapat dikenakan membawa langkah bertenaga kepada orang dengan cedera tulang belakang motorik lengkap [esquenazi-2012], dengan pekerjaan paralel memperluas pendekatan ini ke rehabilitasi stroke [bortole-2015].

Debates

Apakah peningkatan dalam gaya berjalan yang dibantu robot dapat ditransfer ke gaya berjalan tanpa bantuan?

Apakah langkah berulang yang digerakkan perangkat menghasilkan peningkatan gaya berjalan di atas tanah tanpa perangkat masih diperdebatkan, dengan hasil yang bervariasi berdasarkan populasi, perangkat, dan protokol pelatihan.

Seberapa banyak perangkat harus melakukan untuk pasien?

Memandu tungkai sepenuhnya memastikan kinematika yang benar tetapi dapat mengurangi upaya sukarela, sedangkan kontrol bantu-sesuai-kebutuhan bertujuan untuk menjaga pasien tetap aktif terlibat; keseimbangan optimal belum ditentukan.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Bisakah eksoskeleton bertenaga memungkinkan seseorang dengan kelumpuhan berjalan lagi?

Beberapa eksoskeleton di atas tanah telah memungkinkan orang dengan cedera tulang belakang motorik lengkap untuk berdiri dan melangkah dalam studi, biasanya dengan kruk atau alat bantu jalan untuk keseimbangan. Hasilnya spesifik untuk perangkat dan individu, dan penggunaannya memerlukan pengawasan klinis; entri ini bersifat edukasi dan bukan jaminan hasil.

Mengapa eksoskeleton tungkai bawah digunakan dalam rehabilitasi stroke?

Eksoskeleton ini dapat memberikan banyak pengulangan langkah yang dipandu atau dibantu, yang sesuai dengan rasional rehabilitasi latihan spesifik tugas dan intensitas tinggi. Apakah ini meningkatkan gaya berjalan tanpa bantuan bervariasi berdasarkan pasien dan protokol dan masih dipelajari.