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Il controllo neurale delle caviglie prostetiche robot può riparare la vasta gamma delle abilità per gli amputati

Uno studio finalizzato recente dalla North Carolina State University e dall'università di North Carolina a Chapel Hill dimostra che, con addestramento, il controllo neurale di una caviglia prostetica autoalimentata può riparare una vasta gamma di abilità, compreso stare sulle superfici molto provocatorie e occupare. I ricercatori corrente stanno lavorando con un più grande gruppo di partecipanti di studio per vedere quanto largamente applicabile i risultati possono essere.

Questo studio finalizzato indica che è possibile usare queste tecnologie di controllo neurale, in cui le unità rispondono ai segnali elettrici dai muscoli di un paziente, per aiutare i pazienti che per mezzo delle caviglie prostetiche robot per muoversi più naturalmente ed intuitivo.„

Helen Huang, l'autore corrispondente dello studio

Huang è il professore distinto famiglia di Jackson nel dipartimento unito di assistenza tecnica biomedica allo stato e ad UNC di NC

“Questo lavoro dimostra che queste tecnologie possono dare a pazienti la capacità di fare più di precedentemente abbiamo pensato possibile,„ dice Aaron Fleming, primo autore dello studio e un candidato di Ph.D. nel Servizio tecnico biomedico unito.

La maggior parte della ricerca attuale sulle caviglie prostetiche robot ha messo a fuoco solamente sulla camminata facendo uso del controllo autonomo. Il controllo autonomo, in questo contesto, significa che mentre la persona che indossa la protesi decide se camminare o stare fermo, i movimenti fini coinvolgere in quei movimenti accadono automaticamente - piuttosto che a causa di qualche cosa l'indossatore sta facendo.

Huang, Fleming ed i loro collaboratori hanno voluto conoscere che cosa sarebbe accaduto se un amputato, lavorante con un terapista fisico, si preparasse con una caviglia prostetica autoalimentata neurale controllata sulle attività che sono provocatorie con le protesi tipiche. Sarebbe possibile che gli amputati riacquistino un intervallo più completo di controllo nei molti moti quotidiani che la gente fa con le loro caviglie oltre alla camminata?

La protesi autoalimentata in questo studio indica i segnali elettrici da due muscoli residui del vitello. Quei muscoli del vitello sono responsabili del gestire il moto della caviglia. La tecnologia prostetica usa un paradigma di controllo sviluppato dai ricercatori per convertire i segnali elettrici da quei muscoli in comandi che gestiscono il movimento della protesi.

I ricercatori hanno lavorato con un partecipante di studio che aveva perso un cosciotto circa a metà strada fra il ginocchio e la caviglia. Il partecipante misura con la caviglia prostetica autoalimentata ed ha fatto una valutazione iniziale. Il paziente poi ha avuto cinque corsi di formazione con un terapista fisico, ciascuno che dura circa due ore, nel corso di 2 e 1/2 settimane. Dopo che l'addestramento è stato completato, il partecipante ha fatto una seconda valutazione.

Dopo la formazione, il partecipante di studio poteva fare varie mansioni di cui era stato difficile prima, come andare dalla seduta allo stare senza alcun'assistenza esterna o ad occupare per selezionare qualcosa su fuori dalla terra senza compensare il movimento con altre parti del corpo. Ma una delle differenze più pronunciate era la stabilità del partecipante di studio, se stando o muovendosi. Ciò è stata riflessa in entrambe le valutazioni empiriche - come verificare la stabilità del paziente quando stanno sulla schiuma - e nel livello del paziente di fiducia nella sua propria stabilità.

“Il concetto di imitazione del controllo naturale della caviglia è molto diretto,„ Huang dice. “Ma l'entrata in vigore di questo concetto è più complicata. Richiede alla gente di addestramento di utilizzare i muscoli residui per determinare le nuove tecnologie prostetiche. I risultati in questo caso studiano erano drammatici. Ciò è appena uno studio, ma ci mostra che cosa è fattibile.„

“C'è egualmente un impatto emozionale profondo quando l'uso della gente ha alimentato le unità prostetiche che sono gestite indicando i segnali elettrici che i loro organismi stanno facendo,„ Fleming dicono. “È molto più simile al modo che la gente si muove intuitivo e quella può fare una grande differenza in come la gente risponde a per mezzo di una protesi affatto.„

I ricercatori già stanno avendo più gente passano con il paradigma di addestramento e stanno espandendo la loro prova per valutare i risultati di quell'addestramento.

Prima della fabbricazione della questa tecnologia più ampiamente - disponibile, i ricercatori egualmente vogliono impegnarsi in beta prova nell'ambiente - con la gente che per mezzo della protesi robot durante le loro routine quotidiane.

“Come con tutta l'unità prostetica per gli arti inferiori, dovete assicurarti che l'unità sia coerente e, di modo che non viene a mancare quando la gente sta usandola,„ Huang affidabile dice.

“Le protesi autoalimentate che ora esistono sono molto costose e non sono coperte da assicurazione,„ Fleming dice. “Così ci sono emissioni collegate per accedere a a queste tecnologie. Tentando di riparare il controllo normale dei questi il tipo di attività, questa tecnologia sta realmente per migliorare la partecipazione di comunità e di qualità di vita per le persone con l'amputazione. Ciò farebbe queste unità costose più probabilmente da coprire da assicurazione in futuro se significa il miglioramento della salubrità globale della persona.„

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.