تشير التقديرات إلى أن 57.7 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعانون من بتر الأطراف ، منهم ~ 65٪ يحدث في الأطرافالسفلية 1. قد ينجم بتر الأطراف السفلية عن عدة عوامل (على سبيل المثال ، الأحداث الرضحية الحادة ، وتطور المرض ، والمضاعفات الصحية ، والجراحة المنقذة للحياة ، والتشوه الخلقي). وقد ارتبط بارتفاع معدلات الوفيات والمراضة لأولئك الذين يعانون من ظروف صحية سيئة2. بالإضافة إلى ذلك ، تعد إعادة تثبيت الحركة بعد البتر أمرا بالغ الأهمية لاستعادة المعيشة المستقلة ونوعية الحياة وهي واحدة من أهم التحديات التي تواجه مستخدمي الأطرافالاصطناعية 3.
بعد البتر ، تكون قيود الحركة مصحوبة بانخفاض نطاق الحركة4 ، وانخفاض القوة5 ، وانخفاض الثقة في التوازن6 ، ويمكن أن يؤدي إلى تنكس ملحوظ في المفصل في الطرف غير المبتور7. توصف هذه التغييرات بأنها عوامل خطر السقوط ذات الصلة8. في الواقع ، من المرجح أن يسقط مستخدمو الأطراف الاصطناعية للأطراف السفلية ضعف مقارنة بعامة السكان9. حوالي 40٪ و 80٪ من الأشخاص الذين يعانون من بتر عبر الظنبوب وعبر الفخذ يسقطون مرة واحدة على الأقل في السنة 9,10. تحدث السقوط في أغلب الأحيان أثناء المشي11،12 ، ومبتوري الأطراف الذين لديهم قدرة محدودة على المشي (معدلة للتعرض) هم أكثر عرضة للسقوط بست مرات وثماني مرات أكثر عرضة للإصابة11. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مستخدم الطرف الاصطناعي السفلي الذي تعرض للسقوط في العام الماضي لديه احتمال بنسبة 13٪ للسقوط مرة أخرى. يرتفع الاحتمال إلى 28٪ إذا تعرضوا لهبوطين في الأشهر الستة الماضية13. وبالتالي ، فإن السقوط يمثل مشكلة مقلقة لمبتوري الأطراف السفلية.
التعثر أثناء المشي هو عامل رئيسي للسقوط لدى مستخدمي الأطراف الاصطناعية. أثناء الرحلة ، هناك انقطاع مفاجئ للطرف المتأرجح (على سبيل المثال ، ناتج عن عقبة أو تضاريس غير مستوية) ، مما يجعل الجسم يدور للأمام بسرعة على الطرف الداعم ويسبب دفعا كبيرا للأمام14،15. قد يكون الحفاظ على / استعادة التوازن بعد التعثر لمستخدمي الأطراف الاصطناعية أكثر صعوبة بسبب عدم وجود مفاصل الكاحل أو الركبة ، والعضلات المرتبطة بها ، وانخفاض ردود الفعل الحسية. قد تتوج الاستجابة غير الفعالة للتعثر في أن تصبح سقوطا ، مما قد يكون له عواقب جسدية ونفسية واجتماعيةكبيرة 16.
ركزت العديد من الدراسات على وصف استراتيجيات التعافي من التعثر للبالغين الأصحاء وكبار السن17،18،19،20 من خلال تحفيز رحلة في سيناريو يتحكم فيه المختبر. تم تطبيق عدة طرق لإحداث اضطراب لتوليد رحلة. هناك العديد من الطرق لفرض اضطراب في الرحلة ، بما في ذلك إعاقة الجزء السفلي من الأطراف أثناء مرحلة التأرجح باستخدام حبل متصل بالكاحل21 أو استخدام عوائق موضوعة بشكل غير متوقع أمام شخص يمشي على جهاز المشي20،22. بالإضافة إلى ذلك ، طبقت بعض الدراسات تغييرات مفاجئة في سرعة جهاز المشي لاضطراب التوازن الديناميكي (أي الحث على التعثر)23. أخيرا ، استخدم آخرون أجساما صلبة يتم وضعهايدويا 18،24،25 أو22،26 تلقائيا في طريق الطرف المتأرجح لإحداث حدث رحلة أثناء المشي فوق الأرض.
على الرغم من التطبيق الناجح لمثل هذه الاستراتيجيات في كبار السن ، إلا أن عددا قليلا فقط من الدراسات قد أدت إلى رحلة في مبتوري الأطراف السفلية ، مع عدد أقل لا يزال يشمل أولئك الذين يعانون من بتر المستوى عبر الفخذ21،25،26. على سبيل المثال ، تعثر كرينشو وزملاؤه في TFA أثناء المشي فوق الأرض باستخدام عائق صلب مخفي تم تنشيطه يدويا ليظهر من الأرض. ومع ذلك ، فإن مثل هذه الطريقة لإدخال عقبة تتطلب من الناحية الفنية وبالتالي قد تكون مكلفة لإعادة إنتاجها. قام شيروتا وزملاؤه برحلة في TFA بينما كان المشاركون يسيرون على جهاز المشي باستخدام حبل متصل بالكاحل. على الرغم من حدوث رحلة ، إلا أن استخدام الحبل قد يكون قد حد من التجربة لأنه من المحتمل أن يمنع المشاركين من المشي بشكل طبيعي21. في الآونة الأخيرة ، تعثر إيفلد وزملاؤه في TFA عن طريق وضع كتل فولاذية على حزام ناقل جهاز المشي باستخدام خوارزمية استهداف متكاملة للسماح للأجسام بإحداث اضطراب في مراحل مختلفة من مرحلة التأرجح (التأرجح المبكر ، المتوسط ، المتأخر)26. ومع ذلك ، قد لا تعيد البروتوكولات القائمة على جهاز المشي إنتاج الظروف بشكل كامل أثناء المشي فوق الأرض27. كما أن استخدام بروتوكول قائم على جهاز المشي ليس مثاليا عند التحقيق في TTA أو TFA الذين يستخدمون أجهزة القدم والكاحل أو الركبة التي يتم التحكم فيها بواسطة المعالجات الدقيقة لأن المستشعرات التلقائية المستخدمة في هذه الأجهزة معدة للمشي على سطح صلب / ثابت. وبالتالي ، عند المشي على سطح غير ثابت ، قد تؤدي هذه المستشعرات إلى تشغيل الأسطوانات الهيدروليكية للجهاز "للضبط الذاتي" لمقاوماتها إلى مستوى غير صحيح.
في الدراسات السابقة التي تسببت في رحلة أثناء المشي فوق الأرض ، كان اضطراب الرحلة ناتجا عن ملامسة الطرف الرئيسي لعقبة صلبة ظهرت أمامهم. ومع ذلك ، فإن استخدام مثل هذه الأشياء الصلبة قد يتسبب في إصابات في القدم بسبب قوى التأثير25. نصف هنا نهجا تجريبيا لتعثر الطرف المتأرجح الذي يتجنب مشكلة اصطدام القدم بشيء صلب. تتكون آلية التعثر من نظام كهرومغناطيسي يتحكم في إطلاق لوحة متحركة تعمل بنابض. عندما يتم إلغاء تنشيط الجهاز الكهرومغناطيسي ، يتم سحب اللوحة التي تعمل بنابض الموضوعة على جانب واحد من الممشى لأعلى ، مما يؤدي إلى رفع سلك بولي بروبلين (قطر 4 مم) بشكل عمودي على اتجاه المشي. يتم تثبيت السلك على الجانب الآخر من الممشى ويتم رفعه إلى ارتفاع 0.1 متر. يتم وضع الأسلاك الوهمية (من 3 إلى 4 ، متباعدة على الأقل 1 متر) عبر الممشى بحيث لا يتمكن المشاركون من تخمين السلك الذي قد يسبب الاضطراب. يقوم المجرب يدويا بإلغاء تنشيط الجهاز الكهرومغناطيسي مع وضع الطرف المقابل على الأرض ، قبل السلك قليلا ، بعد حدوث إصبع القدم للطرف المتأرجح. لذلك ، عندما يتم رفع السلك ، يتم التقاط الجزء المتأرجح باستمرار خلال مرحلة منتصفالتأرجح 28. تم اختيار مرحلة منتصف التأرجح لأن السرعة الأفقية للقدم المتأرجحة في هذه المرحلة قريبة من الحد الأقصى (~ 3 أضعاف سرعة CoM للأمام) وتكون عند الحد الأدنى من خلوصها فوق الأرض ، وبالتالي فهي الفترة التي تحدث فيها معظم الرحلات في ظروف العالم الحقيقي. ارتفاع السلك (أي 0.1 متر) كاف للسماح للقدم أن يتم الإمساك بها باستمرار (في منطقة أربطة الأحذية تقريبا). تهدف الدراسة إلى تحديد ما إذا كان البروتوكول المقترح يمكن أن يخلق اضطرابا في الرحلة ويحث على استجابات تعافي ذات مغزى / واقعية. تم تحليل TTA فقط في البروتوكول الحالي ، حيث تمثل عمليات البتر ذات المستوى الأعلى الحالات الأكثر تعقيدا وتقدم معدلات سقوط أعلى.