Exoscheletele active ale membrelor inferioare pentru locomoție

Exoscheletele active ale membrelor inferioare sunt roboți purtabili acționați care antrenează sau asistă șoldul, genunchiul și glezna pentru a permite sau reeduca mersul. Acestea sunt studiate în două roluri principale: ca dispozitive de mobilitate care permit persoanelor cu paralizie severă a membrelor inferioare — cum ar fi leziunile medulare motor-complete — să se ridice în picioare și să pășească, și ca platforme de antrenament al mersului care oferă exerciții repetitive de înaltă intensitate în cadrul reabilitării neurologice, de exemplu după un accident vascular cerebral. Funcționarea lor este organizată în jurul ciclului de mers, aplicând asistența în fază cu fazele de sprijin și oscilație.

Definition

Un exoschelet activ al membrelor inferioare este o orteză purtabilă acționată care acoperă una sau mai multe articulații ale membrelor inferioare și furnizează un cuplu actualizat, sincronizat cu ciclul de mers, pentru a permite statul în picioare și pășitul sau pentru a conduce antrenamentul specific al mersului.

Scope

Subiectul acoperă funcția, populațiile și rațiunea de reabilitare a exoscheletelor active ale membrelor inferioare destinate mersului, împreună cu logica de fază a mersului și strategiile de asistare care le guvernează. Nu acoperă dispozitivele pentru membrul superior, ortezele pasive sau membrele protetice (tratate în teme adiacente). Este o prezentare generală de referință cu caracter educațional; nu constituie un protocol clinic, o regulă de eligibilitate sau o recomandare de dispozitiv.

Core questions

• Cum permit sau reeducă exoscheletele active ale membrelor inferioare mersul?
• Ce populații au fost studiate — leziuni medulare, accident vascular cerebral și altele?
• Cum este coordonată asistarea cu fazele ciclului de mers?
• Care este rațiunea de reabilitare pentru practica robotică a mersului cu repetare înaltă?

Key concepts

• Ciclul de mers și controlul de fază al mersului
• Sprijin în faza de contact și asistare în faza de oscilație
• Antrenamentul robotic al mersului
• Strategii de tip 'asistă după necesitate'
• Dispozitive de tip overground versus dispozitive pe bandă rulantă
• Practică repetitivă specifică sarcinii
• Dependența de echilibru și de cârje/cadru de mers

Mechanisms

Exoscheletele active ale membrelor inferioare detectează postura și faza de mers a utilizatorului și furnizează cuplu actualizat la șold și genunchi (și uneori la gleznă) pentru a susține greutatea corpului în faza de sprijin și pentru a avansa membrul în faza de oscilație. Dispozitivele de tip overground pentru paralizie generează tipare de pășire predefinite, declanșate de transferul greutății sau de un controler, utilizatorul folosind de obicei cârje sau un cadru de mers pentru echilibru [esquenazi-2012]. Dispozitivele de reabilitare urmăresc, în schimb, să stimuleze și să modeleze mișcarea proprie a pacientului: strategiile de tip 'asistă după necesitate' și de ghidare a traiectoriei oferă doar ajutorul necesar pentru a completa un pas [banala-2009][bortole-2015]. Indiferent de concepție, revizuirile sistematice organizează logica de asistare în jurul ciclului de mers și al nivelului de sprijin oferit în fiecare fază [yan-2015].

Clinical relevance

Aceste dispozitive sunt investigate ca mijloc de a restabili mobilitatea verticală la persoanele cu deficiențe severe ale membrelor inferioare și de a intensifica practica mersului în cadrul reabilitării. Primele rapoarte clinice descriu ambulația cu exoschelet de tip overground în leziunile medulare [esquenazi-2012] și fezabilitatea antrenamentului robotic al mersului după accident vascular cerebral [bortole-2015]. Această înregistrare descrie modul de funcționare al dispozitivelor și aspectele studiate; ea nu stabilește criterii de eligibilitate, dozare sau rezultate pentru niciun individ, acestea necesitând evaluare specializată.

Evidence & guidelines

Dovezile actuale provin în principal din studii de fezabilitate, cohorte mici și revizuiri tehnice, mai degrabă decât din studii randomizate de mari dimensiuni [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Constatările privind viteza de mers, rezistența și transferul la mersul neasistat rămân preliminare și specifice dispozitivului; cititorii sunt invitați să consulte revizuirile sistematice actualizate și informațiile de reglementare pentru orice produs specific.

History

Antrenamentul robotic al mersului s-a dezvoltat inițial în jurul aparatelor fixe pe bandă rulantă, la sfârșitul anilor 1990 și în deceniul 2000, pentru a evolua ulterior spre exoscheletele portabile de tip overground în deceniul 2010. Cercetarea privind exoscheletele active ale membrelor inferioare a consolidat conceptele de antrenament al mersului de tip 'asistă după necesitate' [banala-2009], iar sistemele purtabile de tip overground au adus mersul acționat la persoanele cu leziuni medulare motor-complete [esquenazi-2012], cu activitate paralelă de extindere a abordării la reabilitarea post-accident vascular cerebral [bortole-2015].

Debates

Se transferă câștigurile din antrenamentul robotic al mersului la mersul neasistat?

Rămâne contestat dacă pășitul repetitiv ghidat de dispozitiv se traduce în ameliorarea mersului pe teren liber fără dispozitiv, rezultatele variind în funcție de populație, dispozitiv și protocol de antrenament.

Cât de mult ar trebui să acționeze dispozitivul în locul pacientului?

Ghidarea completă a membrului asigură cinematica corectă, dar poate reduce efortul voluntar, în timp ce controlul de tip 'asistă după necesitate' urmărește menținerea angajării active a pacientului; echilibrul optim nu a fost stabilit.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Poate un exoschelet acționat să permită unei persoane cu paralizie să meargă din nou?

Unele exoscheletele de tip overground au permis persoanelor cu leziuni medulare motor-complete să se ridice în picioare și să pășească în cadrul studiilor, de obicei folosind cârje sau un cadru de mers pentru echilibru. Rezultatele sunt specifice dispozitivului și persoanei, iar utilizarea necesită supraveghere clinică; această înregistrare are caracter educațional și nu constituie o garanție a rezultatelor.

De ce sunt utilizate exoscheletele membrelor inferioare în reabilitarea post-accident vascular cerebral?

Acestea pot furniza un număr mare de repetări de pășit ghidat sau asistat, ceea ce corespunde rațiunii de reabilitare a practicii specifice sarcinii cu intensitate ridicată. Dacă aceasta ameliorează mersul neasistat variază în funcție de pacient și de protocol și este în continuare investigat.