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Le contrôle neural des chevilles prothétiques robotisées peut remettre la large gamme de capacités pour des amputés

Une étude de cas récente d'université de l'Etat de la Caroline du Nord et de l'université de la Caroline du Nord à Chapel Hill explique que, avec la formation, le contrôle neural d'une cheville prothétique actionnée peut remettre un large éventail de capacités, y compris rester sur les surfaces très provocantes et l'accroupissement. Les chercheurs travaillent actuel avec un plus grand groupe de participants à l'étude pour voir comment grand applicable les découvertes peuvent être.

Cette étude de cas prouve qu'il est possible d'employer ces technologies de contrôle neural, en lesquelles les dispositifs répondent aux signes électriques des muscles d'un patient, pour aider des patients à l'aide des chevilles prothétiques robotisées pour déménager plus naturellement et intuitivement. »

Hélène Huang, l'auteur correspondant de l'étude

Huang est le professeur discerné par famille de Jackson dans le service commun du génie biomédical à la condition d'OR et à l'UNC

« Ce travail explique que ces technologies peuvent donner à des patients la capacité de faire plus que nous avons précédemment pensé possible, » dit Aaron Fleming, le premier auteur de l'étude et un candidat de Ph.D. dans le service de génie biomédical commun.

La majeure partie de la recherche existante sur les chevilles prothétiques robotisées s'est concentrée seulement sur marcher utilisant le contrôle autonome. Le contrôle autonome, dans ce contexte, signifie que tandis que la personne utilisant la prothèse décide si marcher ou rester toujours, les bons mouvements impliqués dans ces mouvements se produisent automatiquement - plutôt qu'à cause de n'importe quoi le porteur fait.

Huang, Fleming et leurs collaborateurs ont voulu savoir ce qui se produirait si un amputé, travaillant avec un physiothérapeute, s'exerçait avec une cheville prothétique actionnée neural réglée sur les activités qui sont provocantes avec les prothèses particulières. Serait-il possible que les amputés regagnent-ils une gamme complète de contrôle dans les nombreux des mouvements quotidiens que les gens effectuent avec leurs chevilles en plus de la marche ?

La prothèse actionnée dans cette étude indique les signes électriques de deux muscles résiduels de mollet. Ces muscles de mollet sont responsables de régler le mouvement de cheville. La technologie prothétique emploie un paradigme de contrôle développé par les chercheurs pour convertir les signes électriques de ces muscles en commandes qui règlent le mouvement de la prothèse.

Les chercheurs ont travaillé avec un participant à l'étude qui avait détruit une patte environ à mi-chemin entre le genou et la cheville. Le participant a été équipé de la cheville prothétique actionnée et a fait un bilan initial. Le patient a alors eu cinq sessions de formation avec un physiothérapeute, chacun durant environ deux heures, au cours de 2 et demi semaines. Après que la formation ait été complétée, le participant a fait un deuxième bilan.

Après la formation, le participant à l'étude pouvait faire un grand choix de tâches avant lesquelles avait été difficile, comme aller de se reposer à rester sans n'importe quelle aide externe ou à l'accroupissement pour sélectionner quelque chose hors de la prise de masse sans compenser le mouvement avec d'autres parties du corps. Mais une des différences les plus prononcées était la stabilité du participant à l'étude, si restant ou déménageant. Ceci a été réfléchi dans les deux bilans empiriques - tels que vérifier la stabilité du patient en restant sur la mousse - et au niveau du patient de la confiance dans sa propre stabilité.

« Le concept d'imiter le contrôle naturel de la cheville est très droit, » Huang dit. « Mais la mise en place de ce concept est plus compliquée. Elle exige des gens de formation d'utiliser les muscles résiduels pour piloter des technologies prothétiques neuves. Les résultats étudient dans ce cas étaient spectaculaires. C'est juste une étude, mais il nous montre ce qui est faisable. »

« Il y a également un impact émotionnel profond quand l'utilisation de gens a actionné les dispositifs prothétiques qui sont réglés en indiquant les signes électriques que leurs fuselages effectuent, » Fleming disent. « Il est beaucoup plus assimilé à la voie que les gens déménagent intuitivement, et cela peut effectuer une différence importante dans la façon dont les gens répondent à utiliser une prothèse du tout. »

Les chercheurs ont déjà plus de gens passent par le paradigme de formation et augmentent leur contrôle pour évaluer les résultats de cette formation.

Avant d'effectuer cette technologie plus largement - procurable, les chercheurs veulent également s'engager dans le bêta contrôle du monde réel - avec des gens à l'aide de la prothèse robotisée pendant leurs routines quotidiennes.

« Comme avec n'importe quel dispositif prothétique pour les membres inférieurs, vous devez s'assurer que le dispositif est cohérent et, de sorte qu'il ne défaille pas quand les gens l'emploient, » Huang digne de confiance dit.

« Les prothèses actionnées qui existent maintenant sont très chères et ne sont pas couvertes par l'assurance, » Fleming indique. « Donc il y a des éditions rapportées pour atteindre à ces technologies. En essayant de remettre le contrôle normal des ces le type d'activités, cette technologie reste pour améliorer réellement la qualité de vie et la participation collective pour des personnes avec l'amputation. Ceci effectuerait ces dispositifs chers plus vraisemblablement à couvrir par l'assurance à l'avenir s'il signifie améliorer la santé générale de la personne. »

Source:
Journal reference:

Fleming, A., et al. (2021) Direct continuous electromyographic control of a powered prosthetic ankle for improved postural control after guided physical training: A case study. Wearable Technologies. doi.org/10.1017/wtc.2021.2.