研究表明动力假肢脚踝可以恢复广泛的术语
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北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学在教堂山的案例研究表明，随着培训，动力假肢脚踝的神经控制可以恢复广泛的能力，包括站在非常具有挑战性的表面和蹲下。研究人员目前正在使用更大的一组学习参与者，看看发现的广泛适用。
“This case study shows that it is possible to use these neural control technologies, in which devices respond to electrical signals from a patient’s muscles, to help patients using robotic prosthetic ankles move more naturally and intuitively,” says Helen Huang, corresponding author of the study. Huang is the Jackson Family Distinguished Professor in the Joint Department of Biomedical Engineering at NC State and UNC.
“这项工作表明，这些技术可以让患者能够比我们以前认为的更多的能力，”亚伦弗莱明说，研究的第一个作者和博士学位。候选人在联合生物医学工程部门。
大多数关于机器人假肢脚踝的研究都仅关注使用自主控制的行走。在这种背景下，自主控制意味着虽然穿着假肢的人决定是否仍然行走或静止，但这些运动涉及的良好运动会自动发生 - 而不是因为佩戴者正在做的任何事情。
黄，弗莱明和他们的合作者想知道，如果截肢者一起使用物理治疗师，那么在具有神经控制的动态假肢脚踝上训练的截肢者，那将发生什么，这是典型的假体挑战的活动。随意是否有可能在人们在走路之外用脚踝制作的许多日常运动中重新获得更大的控制范围？
本研究中的动力假体读取来自两个残留的小牛肌的电信号。那些小牛肌负责控制脚踝运动。假肢技术使用研究人员开发的控制范例将来自这些肌肉的电信号转换为控制假体运动的命令。
研究人员与一名学习参与者合作，在膝盖和脚踝之间失去了一条腿。参与者配备了动力的假肢脚踝，并进行了初步评估。然后，患者有五个培训课程，物理治疗师，每个持续大约两个小时，在两周半周的过程中。培训完成后，参与者进行了第二次评估。
在培训之后，研究参与者能够做出一定困难的任务，例如从坐在没有任何外部援助或蹲下来挑选出一些东西而不补偿与其他身体部位的运动。但最明显的差异之一是研究参与者的稳定性，无论是站立还是移动。这反映在两种经验评估中 - 例如在站立泡沫时测试患者的稳定性 - 在患者对自己稳定的置信水平。
“模仿踝关节自然控制的概念非常简单，”黄说。“但是这种概念的实施更复杂。它需要培训人员使用残留的肌肉来推动新的假肢技术。在这种情况下的结果是戏剧性的。这只是一项研究，但它向我们展示了可行的。“
“当人们使用通过读取它们的身体正在制造的电信号来控制的动力假体装置时，也有深刻的情感影响，”弗莱明说。“与人们直观行动的方式更类似，这可以对人们对所有假肢反应的重要影响。”
研究人员已经拥有更多人通过培训范式，并正在扩大他们的测试，以评估该培训的结果。
在使这项技术更广泛地提供之前，研究人员还希望与人们在日常惯例中使用机器人假肢的人们参与。
“与下肢的任何假体装置一样，您必须确保设备一致可靠，因此人们使用它时不会失败，”黄说。
“现在存在的Powered Prostheses非常昂贵并且不被保险覆盖，”弗莱明说。“所以有与访问这些技术有关的问题。通过试图恢复对这些类型的活动的正常控制，这项技术能够真正提高截肢者的生活质量和社区参与。如果意味着提高个人的整体健康，这将使这些昂贵的设备在未来更有可能被保险所涵盖的。“
本文，“直接连续的EMG控制动力假体踝部，在引导体育训练后改善姿势控制：一个案例研究“，”出现在期刊上可穿戴技术。本文是联合生物医学工程部门的研究生斯蒂芬海·黄斯特斯特汉黄;伊丽莎白巴克斯顿，在UNC医院的康复疗法部;和弗兰德·卢比的Sunstone Lab LLC。该工作是通过在GRANTS F31HD101285和EB024570下的国家卫生研究院的支持完成;从1954587年授予国家科学基金会。
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编辑注：研究摘要跟随。
“直接连续的EMG控制动力假肢脚踝，在引导体育训练后改善姿势控制：案例研究”
作者：Aaron Fleming，Stephanie Huang和He（Helen）Huang，北卡罗来纳州立大学生物医学工程联合系，北卡罗来纳大学教堂山;伊丽莎白巴克斯顿，UNC医院;和弗兰克霍恩斯，Sunstone Lab LLC
发表：4月12日，可穿戴技术
迪伊：10.1017 / WTC.2021.2
抽象的：尽管有较低的肢体假体的承诺，但现有的控制器不援助许多日常活动，需要根据人类和环境不断控制假肢关节。本案例研究的目的是探讨动力踝假肢的直接，连续电拍摄（DEMG）控制的可行性，与物理治疗师（PT）-guiding训练相结合，用于改善具有打性截肢的个体中的静态姿势控制。具体而言，残留拮抗肌的EMG信号（即横向腓肠肌和胫骨前）被用来按比例地驱动气动人工肌肉来移动假体脚踝。基于临床的活动用于控制范式的培训和评估方案。我们量化了双侧柄肌的EMG信号以及姿势控制和稳定性的措施。与参与者的日常被动假体相比，DEMG控制的脚踝联合培训，产生改善的临床平衡分数并减少完整关节的补偿。使用DEMG脚踝控制（无源器件：0.39（±0.29））时，双侧COP偏移的互相关系数，用于量化姿势控制的度量，用于量化姿势控制的度量，增加到0.83（±0.07）。我们观察到同源肌肉的同步激活，在训练的第一天进行培训的性能快速改善，以及训练天的性能进一步提高（P = 0.006）。本案例研究表明，这种Demg控制范例的动力假肢踝关联的可行性，以协助姿势控制。本研究为未来的研究奠定了基础，通过包含更多的参与者和活动来扩展这些结果。
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