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O controle neural dos tornozelos protéticos robóticos pode restaurar a vasta gama de capacidades para amputados

Um estudo de caso recente da universidade estadual de North Carolina e da universidade de North Carolina em Chapel Hill demonstra que, com treinamento, o controle neural de um tornozelo protético posto pode restaurar uma vasta gama de capacidades, incluindo estar em superfícies muito desafiantes e squatting. Os pesquisadores estão trabalhando actualmente com um grupo maior de participantes do estudo para ver como amplamente aplicável os resultados podem ser.

Este estudo de caso mostra que é possível usar estas tecnologias do controle neural, em que os dispositivos respondem aos sinais elétricos dos músculos de um paciente, para ajudar os pacientes que usam os tornozelos protéticos robóticos para mover-se mais naturalmente e intuitiva.”

Helen Huang, o autor correspondente do estudo

Huang é o professor distinguido família de Jackson no departamento comum da engenharia biomedicável no estado e no UNC do NC

“Este trabalho demonstra que estas tecnologias podem dar a pacientes a capacidade para fazer mais do que nós pensamos previamente possível,” diz Aaron Fleming, primeiro autor do estudo e um candidato do Ph.D. no departamento de engenharia biomedicável comum.

A maioria da pesquisa existente sobre os tornozelos protéticos robóticos centrou-se unicamente sobre o controle autônomo de utilização de passeio. O controle autônomo, neste contexto, significa que quando a pessoa que veste a prótese decidir se andar ou para estar ainda, os movimentos finos envolvidos naqueles movimentos acontecem automaticamente - um pouco do que devido a qualquer coisa o portador está fazendo.

Huang, Fleming e seus colaboradores quiseram conhecer o que aconteceria se um amputado, trabalhando com um fisioterapeuta, treinou com um tornozelo protético posto neurally controlado nas actividades que são desafiantes com prótese típicas. Seria possível para amputados recuperar uma série mais completa do controle no muitos movimentos diários que os povos fazem com seus tornozelos além do que o passeio?

A prótese posta neste estudo lê sinais elétricos de dois músculos residuais da vitela. Aqueles músculos da vitela são responsáveis para controlar o movimento do tornozelo. A tecnologia protética usa um paradigma do controle desenvolvido pelos pesquisadores para converter sinais elétricos daqueles músculos nos comandos que controlam o movimento da prótese.

Os pesquisadores trabalharam com um participante do estudo que perdesse um pé aproximadamente incompletamente entre o joelho e o tornozelo. O participante foi cabido com o tornozelo protético posto e feito uma avaliação inicial. O paciente teve então cinco sessões de formação com um fisioterapeuta, cada um que dura aproximadamente duas horas, no curso das semanas da dois-e-um-metade. Depois que o treinamento foi terminado, o participante fez uma segunda avaliação.

Após a formação, o participante do estudo podia fazer uma variedade de tarefas de que tinha sido difícil antes, como ir do assento a estar sem nenhum auxílio externo ou a squatting para escolher algo acima fora da terra sem compensar o movimento com outras partes do corpo. Mas uma das diferenças as mais pronunciadas era a estabilidade do participante do estudo, se estando ou movendo-se. Isto foi reflectido em ambas as avaliações empíricas - tais como o teste da estabilidade do paciente ao estar na espuma - e no nível do paciente de confiança em sua própria estabilidade.

“O conceito de imitar o controle natural do tornozelo é muito directo,” Huang diz. “Mas a aplicação deste conceito é mais complicada. Exige povos do treinamento usar os músculos residuais para conduzir tecnologias protéticas novas. Os resultados estudam neste caso eram dramáticos. Este é apenas um estudo, mas mostra nos o que é praticável.”

“Há igualmente um impacto emocional profundo quando o uso dos povos pôs os dispositivos protéticos que são controlados lendo os sinais elétricos que seus corpos estão fazendo,” Fleming dizem. “É muito mais similar à maneira que os povos se movem intuitiva, e aquele pode fazer uma diferença grande em como os povos respondem a usar uma prótese de todo.”

Os pesquisadores já estão tendo mais povos atravessam o paradigma do treinamento e estão expandindo seu teste para avaliar os resultados desse treinamento.

Antes de fazer esta tecnologia mais amplamente disponível, os pesquisadores igualmente querem contratar no beta teste do real-mundo - com os povos que usam a prótese robótico durante suas rotinas diárias.

“Como com todo o dispositivo protético para uns mais baixos membros, você tem que certificar-se que o dispositivo é consistente e, de modo que não falhe quando os povos o estão usando,” Huang seguro diz.

“As prótese postas que existem agora são muito caras e não são cobertas pelo seguro,” Fleming diz. “Tão há umas edições relativas para alcançar a estas tecnologias. Tentando restaurar o controle normal dos estes o tipo de actividades, esta tecnologia está para melhorar realmente a qualidade da participação de vida e de comunidade para indivíduos com amputação. Isto faria estes dispositivos caros mais provavelmente a ser cobertos no futuro pelo seguro se significa o melhoramento da saúde total do indivíduo.”

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.