Une jambe robotique commerciale pourrait potentiellement bénéficier à des amputés à la mobilité supérieure et inférieure, ont montré pour la première fois pour la première fois.
La jambe a fourni les plus grands gains lorsque l'équipe UM a appliqué sa propre stratégie de contrôle, permettant une démarche plus symétrique, des risques de déclenchement plus bas et une réduction de la pression sur les jambes et les hanches des participants aux participants à l'étude.
L'équipe du Michigan a travaillé avec Power Knee d'Össur, fourni par la société, avec un financement primaire des National Institutes of Health.
Plusieurs jambes prothétiques robotiques sont sur le marché mais ne sont pas encore dans une large utilisation clinique. Pour de nombreuses activités, la légèreté et la simplicité des jambes passives sont préférées par les utilisateurs de prothèses. Cependant, pour des activités particulièrement éprouvantes comme la montée d'une chaise, l'escaliers et les collines et la marche de longues distances, l'ajout de pouvoir a le potentiel d'aider les utilisateurs de prothèses plus actives tout en empêchant les blessures sur les surutilisation.
« La jambe passive a un énorme avantage dans cette étude parce que les participants l'utilisent tous les jours et sont très habitués à ses comportements. Nos participants à l'étude n'ont eu que deux séances de formation avec la jambe propulsée.
« Notre étude est importante car les preuves manquaient auparavant pour les avantages des genoux robotiques sur les genoux passifs avancés, ce qui est une grande raison pour laquelle les compagnies d'assurance ne couvrent généralement pas les genoux robotiques. Nos résultats commencent à fournir ces preuves. »
Dans cette étude initiale, les chercheurs se sont concentrés sur les activités clés de la vie quotidienne dans lesquelles une prothèse alimentée pourrait offrir des avantages significatifs par rapport aux prothèses passives du genou. Les participants à l'étude se sont assis à plusieurs reprises et se sont levés; Marché rapidement sur un tapis roulant; et s'assit à plusieurs reprises sur une chaise, marcha et s'assit à nouveau.
Les utilisateurs de prothèses qui ont nécessité une aide à la marche supplémentaire, comme une canne, ont constaté que le genou Power offrait une aide significative dans toutes ces tâches. Ceux qui se déplacent plus facilement sur leurs propres prothèses ont vu le plus d'amélioration de leurs gaitnes lorsque l'équipe de Gregg a mis en œuvre son propre algorithme de contrôle sur la jambe d'Össur. Un amputé récent l'a décrit comme le plus proche qu'ils avaient ressenti à la marche à deux pattes sur une prothèse.
Notre objectif dans le contrôle des prothèses est de rendre la jambe le plus près possible du membre humain manquant afin d'éviter les compensions qui entraînent souvent des blessures à la surutilisation. Cela importe également parce que les écarts de démarche peuvent attirer l'attention indésirable à certains utilisateurs. «
Kevin Best, Research Associate in Robotics, récent diplômé de doctorat en robotique UM et premier auteur de l'étude
L'équipe a enquêté sur deux approches de contrôle fondamentalement différentes. Le contrôleur plus conventionnel d'Össur s'appuie sur la reconnaissance des fonctionnalités spécifiques du mouvement de l'utilisateur, indiquant ce qu'ils sont sur le point de faire. Cela rend le système très sûr et prévisible, mais ne peut pas toujours suivre l'intention de l'utilisateur, a déclaré Gregg. Pour s'asseoir, les utilisateurs doivent attendre que le genou reconnaisse le mouvement assis avant qu'il ne se plie, et de même avec debout.
En revanche, l'approche de contrôle développée par l'équipe de Gregg s'adapte continuellement au mouvement de l'utilisateur. Ils ont construit des modèles mathématiques de la façon dont les humains se déplacent, sur la base de grands ensembles de données d'individus non altérés. À chaque instant, son algorithme de contrôle mesure le mouvement de la cuisse de l'utilisateur pour déterminer le bon comportement, créant des mouvements de genou plus naturels qui sont mieux synchronisés avec l'utilisateur.
« Avec les améliorations des dispositifs robotiques, il est clair que les prothèses robotiques offrent une grande promesse à la population des amputés », a déclaré Jeff Wensman, prothétiste / orthottiste certifié chez Michigan Medicine and Study Co-auteur. « Je suis ravi de voir l'avancement d'une stratégie visant à fournir aux utilisateurs de prothèses propulsées un contrôle synchronisé par l'utilisateur. Je crois qu'il s'agit d'un lien manquant pour faire des prothèses alimentées une réalité pour les amputés. »
Ce nouvel algorithme de contrôle est plus difficile à apprendre après avoir utilisé une prothèse conventionnelle pendant des années, mais les essais répétés sit-to-stand ont montré que les participants apprenaient. Plutôt que de se fatiguer plus à chaque essai, ils sont devenus plus rapides. Ensuite, en marchant, plus le groupe mobile a montré deux améliorations qui pourraient devenir des avantages importants.
Premièrement, ils ont soulevé l'orteil du pied prothétique plus haut, réduisant le risque de trébucher sur de petits obstacles ou un terrain plus rugueux. Deuxièmement, ils n'avaient pas besoin de balancer leurs hanches comme durement pour déplacer la jambe prothétique vers l'avant, laissant entendre que l'algorithme de contrôle du genou et de la réalité puissante pourrait potentiellement réduire les maux de dos et permettre aux utilisateurs d'aller plus loin avant de se fatiguer, bien que l'équipe ne puisse pas mesurer cela avec la courte étude.
Ensuite, l'équipe espère démontrer la sécurité et l'efficacité de son algorithme de contrôle avec des escaliers et des rampes, suivis des tests à emporter. Avec plus de temps pour pratiquer, les participants peuvent en réaliser encore plus. Si la stratégie de contrôle est réussie, Össur pourrait en incorporer des aspects dans son propre algorithme.
Pour l'instant, les améliorations avec le propre algorithme d'Össur étaient suffisantes pour que deux des participants à l'étude se tournent vers le genou de puissance pour leur prothèse quotidienne, démontrant que les prothèses robotiques passent de l'exploration de laboratoire à un bénéfice réel.
Le financement primaire des National Institutes of Health était en vertu du prix n ° R01HD09472, avec un soutien supplémentaire de la National Science Foundation. Össur a fourni un soutien financier initial et peut avoir un intérêt financier dans les résultats.
L'équipe a demandé une protection contre les brevets pour son contrôleur avec l'aide de partenariats UM Innovation.
