Aktivni egzoskeleti donjih ekstremiteta za lokomotornu funkciju

Aktivni egzoskeleti donjih ekstremiteta su pogonski robotski uređaji koji se nose na telu i koji pokreću ili asistiraju kuku, koleno i skočni zglob kako bi omogućili ili ponovo naučili hod. Proučavaju se u dve šire uloge: kao pomagala za pokretljivost koja osobama s teškom paralizom donjih ekstremiteta — kao što je motorno potpuna povreda kičmene moždine — omogućavaju stajanje i koračanje, te kao platforme za treniranje hoda koje pružaju intenzivnu, repetitivnu praksu tokom neurološke rehabilitacije, na primer nakon moždanog udara. Njihovo delovanje organizovano je oko ciklusa hoda, pri čemu se asistencija pruža u fazi s osloncem i zamahom.

Definition

Aktivni egzoskelet donjih ekstremiteta je pogonska nosiva ortoza koja zahvata jedan ili više zglobova donjih ekstremiteta i koja isporučuje aktivisanu silu momenta, usklađenu s ciklusom hoda, radi omogućavanja stajanja i koračanja ili provođenja zadatkom specifičnog treninga hoda.

Scope

Tema obuhvata funkciju, populacije i rehabilitacijski obrazložaj pogonskih egzoskeleta donjih ekstremiteta za hod, zajedno s logikom fazne kontrole hoda i asistivnim strategijama koje njima upravljaju. Ne obuhvata uređaje za gornje ekstremitete, pasivne ortoze niti protetske udove (koji se obrađuju u srodnim temama). Ovo je referentno-obrazovni pregled; nije klinički protokol, pravilo podobnosti niti preporuka za konkretni uređaj.

Core questions

• Kako pogonski egzoskeleti donjih ekstremiteta omogućavaju ili ponovo podučavaju hodu?
• Koje su populacije proučavane — povreda kičmene moždine, moždani udar i druge?
• Kako se asistencija usklađuje s fazama ciklusa hoda?
• Kakvo je rehabilitacijsko obrazloženje za visoko-repetitivnu robotski potpomognutu praksu hoda?

Key concepts

• Ciklus hoda i fazna kontrola hoda
• Podrška u fazi oslonca i asistencija u fazi zamaha
• Robotski potpomognuto treniranje hoda
• Strategije asistencije prema potrebi
• Nadzemni nasuprot uređajima na traci za trčanje
• Zadatkom specifična repetitivna praksa
• Ravnoteža i zavisnost od štaka/hodalice

Mechanisms

Pogonski egzoskeleti donjih ekstremiteta registruju položaj nosioca i fazu hoda te isporučuju aktivirani moment sile u kuku i kolenu (a ponekad i u skočnom zglobu) kako bi podupirali telesnu masu tokom faze oslonca i napredovali udom tokom faze zamaha. Nadzemni uređaji za paralizu generišu unapred definisane obrasce koračanja koji se pokreću prelaskom težišta ili kontrolerom, pri čemu nosioac obično koristi štake ili hodalicu radi ravnoteže [esquenazi-2012]. Rehabilitacijski uređaji, nasuprot tome, nastoje izazvati i oblikovati sopstveni pokret pacijenta: strategije asistencije prema potrebi (engl. assist-as-needed) i vođenja putanje pružaju samo onu pomoć koja je neophodna za izvođenje koraka [banala-2009][bortole-2015]. U svim dizajnima, pregledni radovi organizuju asistivnu logiku oko ciklusa hoda i stepena podrške u svakoj fazi [yan-2015].

Clinical relevance

Ovi uređaji istražuju se kao sredstvo za obnavljanje vertikalne pokretljivosti kod osoba s teškim oštećenjem donjih ekstremiteta i za intenziviranje prakse hoda tokom rehabilitacije. Ranji klinički izveštaji opisuju ambulaciju nadzemnim egzoskeletima kod povrede kičmene moždine [esquenazi-2012] i izvodljivost robotski potpomognutog treninga hoda nakon moždanog udara [bortole-2015]. Ova odrednica opisuje kako uređaji funkcionišu i šta je do sada istraživano; ne utvrđuje podobnost, doziranje niti ishode za pojedinca, što zahteva specijalističku procenu.

Evidence & guidelines

Trenutni dokazi potiču pretežno iz studija izvodljivosti, malih kohorti i inženjerskih preglednih radova, a ne iz velikih randomizovanih ispitivanja [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Nalazi o brzini hoda, izdržljivosti i prenosu na neasistirani hod ostaju preliminarni i specifični za pojedini uređaj; čitaoce se upućuje na ažurirane sistematske preglede i regulatorne informacije za svaki konkretni proizvod.

History

Robotski potpomognuto treniranje hoda prvobitno se razvijalo oko vezanih trenažera na traci za trčanje krajem 1990-ih i tokom 2000-ih, a zatim je u deceniji 2010-ih prešlo na prenosne, nadzemne egzosklete. Istraživanja aktivnih egzoskeleta nogu utvrdila su koncepte treninga hoda uz asistenciju prema potrebi [banala-2009], a nosivi nadzemni sistemi doneli su pogonsko koračanje osobama s motorno potpunom povredom kičmene moždine [esquenazi-2012], pri čemu su paralelni radovi proširili pristup na rehabilitaciju nakon moždanog udara [bortole-2015].

Debates

Da li se dobici iz robotski potpomognutog hoda prenose na neasistirani hod?

Pitanje da li repetitivno, uređajem vođeno koračanje rezultira poboljšanim hodom bez uređaja i dalje je predmet rasprave, pri čemu rezultati variraju prema populaciji, uređaju i protokolu treninga.

Koliko bi uređaj trebalo da radi umesto pacijenta?

Potpuno vođenje uda osigurava ispravnu kinematiku, ali može smanjiti voljni napor, dok kontrola asistencije prema potrebi nastoji da pacijent ostane aktivno angažovan; optimalna ravnoteža nije utvrđena.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Može li pogonski egzoskelet osobi s paralizom omogućiti ponovni hod?

Neki nadzemni egzoskeleti omogućili su osobama s motorno potpunom povredom kičmene moždine stajanje i koračanje u studijama, obično uz štake ili hodalicu radi ravnoteže. Ishodi su specifični za uređaj i za osobu, a korišćenje zahteva kliničku superviziju; ova odrednica je obrazovnog karaktera i ne garantuje rezultate.

Zašto se egzoskeleti donjih ekstremiteta koriste u rehabilitaciji nakon moždanog udara?

Oni mogu pružiti velik broj ponavljanja vođenog ili potpomognutog koračanja, što je u skladu s rehabilitacijskim obrazloženjem zadatkom specifične, visoko-intenzivne prakse. Da li to poboljšava neasistirani hod zavisi od pacijenta i protokola te je i dalje predmet istraživanja.