Aktywne egzoszkielety kończyn dolnych do lokomocji

Aktywne egzoszkielety kończyn dolnych to napędzane roboty noszone na ciele, które wspomagają lub zastępują ruchy stawu biodrowego, kolanowego i skokowego w celu umożliwienia lub reedukacji chodu. Są badane w dwóch szerokich zastosowaniach: jako pomoc w poruszaniu się dla osób z ciężkim porażeniem kończyn dolnych — takich jak całkowite motoryczne uszkodzenie rdzenia kręgowego — umożliwiająca im wstawanie i chodzenie, oraz jako platformy treningowe gait dostarczające intensywne, powtarzalne ćwiczenia podczas neurorehabilitacji, na przykład po udarze mózgu. Ich działanie jest zorganizowane wokół cyklu chodu, zapewniając wspomaganie zsynchronizowane z fazą podporu i przenoszenia kończyny.

Definition

Aktywny egzoszkielet kończyny dolnej to napędzana orteza noszona na ciele, obejmująca jeden lub więcej stawów kończyny dolnej, która dostarcza sterowany moment obrotowy zsynchronizowany z cyklem chodu w celu umożliwienia stania i kroków lub prowadzenia ukierunkowanego treningu chodu.

Scope

Temat obejmuje funkcjonowanie, populacje docelowe oraz uzasadnienie rehabilitacyjne napędzanych egzoszkieletów kończyn dolnych wspomagających chodzenie, wraz z logiką sterowania opartą na fazach cyklu chodu oraz stosowanymi strategiami wspomagania. Nie dotyczy urządzeń kończyny górnej, pasywnych ortez ani protez (omawianych w sąsiednich hasłach). Jest to przegląd o charakterze encyklopedyczno-edukacyjnym; nie stanowi protokołu klinicznego, kryterium kwalifikacji ani rekomendacji dotyczącej konkretnego urządzenia.

Core questions

• Jak napędzane egzoszkielety kończyn dolnych umożliwiają lub reedukują chód?
• Jakie populacje były badane — uszkodzenie rdzenia kręgowego, udar mózgu i inne?
• Jak wspomaganie jest koordynowane z fazami cyklu chodu?
• Jakie jest uzasadnienie rehabilitacyjne robotycznie wspomaganego treningu chodu opartego na wysokiej liczbie powtórzeń?

Key concepts

• Cykl chodu i sterowanie fazowe
• Wspomaganie w fazie podporu i przenoszenia kończyny
• Robotycznie wspomagany trening chodu
• Strategie wspomagania zgodnie z potrzebą
• Urządzenia naziemne a urządzenia na bieżni
• Ukierunkowane ćwiczenia powtarzalne
• Zależność od równowagi i kul lub chodzika

Mechanisms

Napędzane egzoszkielety kończyn dolnych rejestrują postawę użytkownika i fazę cyklu chodu, a następnie dostarczają sterowany moment obrotowy w stawach biodrowym i kolanowym (a niekiedy również skokowym), by podtrzymywać ciężar ciała w fazie podporu i wysuwać kończynę w fazie przenoszenia. Urządzenia naziemne przeznaczone dla osób z porażeniem generują predefiniowane wzorce kroczenia wyzwalane przeniesieniem ciężaru ciała lub przez kontroler, zwykle przy użyciu przez użytkownika kul lub chodzika w celu zachowania równowagi [esquenazi-2012]. Urządzenia rehabilitacyjne mają natomiast na celu wywoływanie i kształtowanie własnych ruchów pacjenta: strategie „wspomagania zgodnie z potrzebą” (assist-as-needed) oraz prowadzenia trajektorii zapewniają wyłącznie taką pomoc, jaka jest niezbędna do wykonania kroku [banala-2009][bortole-2015]. Przeglądy systematyczne porządkują logikę wspomagania stosowaną w różnych rozwiązaniach wokół cyklu chodu i poziomu wsparcia dostarczanego w każdej fazie [yan-2015].

Clinical relevance

Urządzenia te są badane jako środek przywrócenia wyprostowanej mobilności osobom z ciężkimi zaburzeniami funkcji kończyn dolnych oraz intensyfikacji treningu chodu podczas rehabilitacji. Wczesne doniesienia kliniczne opisują chodzenie za pomocą naziemnych egzoszkieletów w uszkodzeniu rdzenia kręgowego [esquenazi-2012] oraz wykonalność robotycznie wspomaganego treningu chodu po udarze mózgu [bortole-2015]. Niniejsze hasło opisuje sposób działania urządzeń i zakres przeprowadzonych badań; nie ustala kryteriów kwalifikacji, dawkowania ani wyników dla żadnej konkretnej osoby, co wymaga oceny specjalistycznej.

Evidence & guidelines

Obecne dowody naukowe pochodzą głównie z badań wykonalności, małych kohort oraz przeglądów inżynieryjnych, a nie z dużych randomizowanych prób klinicznych [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Wyniki dotyczące prędkości chodu, wytrzymałości oraz przeniesienia efektów na niesamodzielny chód pozostają wstępne i swoiste dla poszczególnych urządzeń; czytelnik powinien sięgać po aktualne przeglądy systematyczne i informacje regulacyjne dotyczące konkretnego produktu.

History

Robotycznie wspomagany chód rozwinął się początkowo wokół połączonych z bieżnią urządzeń treningowych pod koniec lat dziewięćdziesiątych XX wieku i w pierwszej dekadzie XXI wieku, a następnie ewoluował w kierunku przenośnych egzoszkieletów naziemnych w latach 2010. Badania nad aktywnymi egzoszkieletami nóg ustanowiły koncepcje treningu chodu z zasadą wspomagania zgodnie z potrzebą [banala-2009], a przenośne systemy naziemne umożliwiły napędzanie kroków u osób z całkowitym motorycznym uszkodzeniem rdzenia kręgowego [esquenazi-2012], przy równoległych pracach rozszerzających to podejście na rehabilitację poudaru [bortole-2015].

Debates

Czy efekty robotycznie wspomaganego chodu przenoszą się na samodzielne chodzenie?

Kwestia, czy powtarzalne kroki prowadzone przez urządzenie przekładają się na poprawę chodzenia naziemnego bez urządzenia, pozostaje przedmiotem dyskusji — wyniki różnią się w zależności od populacji, urządzenia i protokołu treningowego.

Jak duże wsparcie powinno zapewniać urządzenie pacjentowi?

Pełne prowadzenie kończyny gwarantuje prawidłową kinematykę, lecz może ograniczać wysiłek dowolny; sterowanie zgodnie z zasadą wspomagania według potrzeby ma utrzymywać aktywne zaangażowanie pacjenta. Optymalna równowaga między tymi podejściami nie jest jeszcze ustalona.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Czy napędzany egzoszkielet może umożliwić osobie z porażeniem ponowne chodzenie?

Niektóre naziemne egzoszkielety umożliwiały osobom z całkowitym motorycznym uszkodzeniem rdzenia kręgowego wstawanie i wykonywanie kroków w warunkach badań, zwykle przy użyciu kul lub chodzika dla zachowania równowagi. Wyniki zależą od urządzenia i osoby; stosowanie wymaga nadzoru klinicznego. Niniejsze hasło ma charakter edukacyjny i nie gwarantuje konkretnych rezultatów.

Dlaczego egzoszkielety kończyn dolnych są stosowane w rehabilitacji po udarze mózgu?

Mogą one dostarczać dużą liczbę powtórzeń prowadzonego lub wspomaganego chodzenia, co odpowiada rehabilitacyjnemu uzasadnieniu ukierunkowanych ćwiczeń o wysokiej intensywności. To, czy przekłada się to na poprawę samodzielnego chodu, zależy od pacjenta i protokołu i nadal jest przedmiotem badań.