Ein weiches Hüft-Exoskelett reduziert die physiologischen Kosten und die wahrgenommene Anstrengung bei älteren Erwachsenen beim Bergauflaufen

Wir testen, ob unser weiches Hüft-Exoskelett die physiologischen Kosten und die Müdigkeit bei älteren Erwachsenen, die bergauf gehen, senkt. Traditionelle, starre Exoskelette sind zu schwer, aber unser weiches Hüftgerät ist oft leicht und hilft definitiv. Zu Beginn erklären Sie einem Teilnehmer im Alter von 60 bis 75 Jahren die Studienverfahren und bestätigen, dass er mindestens 15 Minuten selbstständig auf dem Laufband laufen kann.

Stellen Sie die Laufbandparameter auf 3,5 Kilometer pro Stunde und eine Steigung von 15 % ein. Befestigen Sie ein magnetisches Sicherheitsband vom Gürtel des Teilnehmers am Autostop-Schalter des Laufbands und halten Sie einen überwachenden Forscher in ständiger Reichweite des manuellen Notstopp-Knopfs. Bereiten Sie das Exoskelett-Gerät vor dem Test vor.

Überprüfen Sie, dass der Batterieladestand über 90 % liegt. Überprüfen Sie die Antriebseinheiten manuell, um das Fehlen von Kabelverschränkungen, mechanischer Klemmung oder übermäßiger Reibung in den Getriebemechanismen festzustellen. Konfigurieren Sie das Exoskelett so, dass es im geländeadaptiven Kletter-, Bergab- und Flachmodus mit fünf Hilfsstufen arbeitet, die bis zu 18 Newtonmeter Drehmoment bieten. Im Klettermodus aktivieren Sie den Ganglernalgorithmus und den winkelgesteuerten Mechanismus im Bereich von null bis 90 Grad, um die Unterstützung der Hüftbeugung mit dem Gangzyklus des Teilnehmers zu synchronisieren.

Personalisieren Sie die Unterstützungsstärke, überwiegend auf Stufe drei oder vier, basierend auf der teilnehmenden Toleranz während der Anpassung. Befestigen Sie einen Herzfrequenzmesser am Teilnehmer für kontinuierliche Datenerfassung. Drucken Sie die Borg-Bewertung der wahrgenommenen Anstrengungsskala von 6 bis 20 und die visuelle analoge Schmerzskala von 0 bis 10 auf A4-Papier.

Positionieren Sie die gedruckten Waagen innerhalb der Sichtlinie des Teilnehmers, damit sie während der Prüfung leicht zugänglich sind. Überprüfen Sie die Höhe des Teilnehmers, um die passende Gerätegröße auszuwählen. Wählen Sie Größe L für eine Höhe von mehr als 165 Zentimetern und Größe M für eine Höhe von weniger als 165 Zentimetern.

Helfen Sie dem Teilnehmer beim Anlegen der Schultergurte. Stellen Sie die Höhe des hinteren Moduls so ein, dass die seitlichen Hüftmotoreinheiten mit dem großen Trochanter des Teilnehmers ausgerichtet sind, und befestigen Sie die magnetische Taillenschnalle. Ziehen Sie die seitlichen Verstellriemen oberhalb des Iliac-Kamms fest, um das Gerät sicher am Becken zu verankern und ein Rutschen zu verhindern.

Um die Beinverbindung zu sichern, richten Sie die Oberschenkelstreben etwa 5 bis 10 Zentimeter über der Knieschnee aus. Sichern Sie die Haken und drehen Sie den Boa-Regler im Uhrzeigersinn, um die Oberschenkelriemen festzuziehen. Überprüfen Sie die richtige Spannung des Gurts, indem Sie etwa 1 bis 1,5 Zentimeter Abstand halten, wenn der Riemen von der Haut weggezogen wird.

Lassen Sie den Teilnehmer Kniebeugen und hohe Beinhebungen ausführen, um sicherzustellen, dass keine mechanische Beeinträchtigung oder übermäßige Kabelspannung vorliegt. Für die 15-minütige Anpassungseinheit nehmen Sie das Gerät heraus und bitten Sie den Teilnehmer, fünf Minuten lang mit 3,5 Kilometern pro Stunde und einer Steigung von 15 % auf dem Laufband zu laufen. Als Nächstes lässt der Teilnehmer fünf Minuten lang mit dem unbewehrten Exoskelett laufen.

Dann schalten Sie das Gerät ein und lassen Sie den Teilnehmer fünf Minuten lang mit dem elektrischen Exoskelett laufen, während die Unterstützungsintensität schrittweise von der Einstellung auf das bevorzugte Komfortniveau erhöht wird. Nach der Anpassung sollte der Teilnehmer vor den formellen Studien 20 Minuten sitzend ruhen, um sicherzustellen, dass Herzfrequenz und wahrgenommene Anstrengung wieder zum Ausgangswert zurückkehren. Decken Sie alle Leuchtdiodenanzeiger einschließlich Strom- und Modusleuchten mit Isolierband ab, um die visuelle Blendung aufrechtzuerhalten.

Randomisiere die Reihenfolge der drei experimentellen Bedingungen. Im No-Exo-Zustand sollte der Teilnehmer in normaler Sportkleidung ohne Exoskelett gehen. Im Exo-Ein-Zustand aktivieren Sie das Gerät im Klettermodus mit der Assistenzintensität auf Stufe drei oder vier.

Passen Sie das Unterstützungsniveau an, bis der Teilnehmer ein stabiles Gangmuster ohne Haltungsinstabilität, kompensatorische Bewegungen oder Unbehagen zeigt. Bieten Sie zwischen den Studien eine 40-minütige sitzende Ruhephase ein, damit Herzfrequenz und Müdigkeit wieder auf den Ausgangswert zurückkehren können. Lassen Sie den Teilnehmer 15 Minuten lang natürlich auf dem Laufband laufen, ohne die Handläufe zu halten, es sei denn, es ist aus Sicherheitsgründen erforderlich.

Zeichnen Sie die Herzfrequenz während der Aufgabe kontinuierlich auf. Die zwischen 12 und 15 Minuten gesammelten Daten mit einer Stichproberate von einem Hertz werden gemittelt, um die Gleichgewichtsherzfrequenz zu berechnen. Definieren Sie die absolut höchste während der Aufgabe registrierte Frequenz als maximale Herzfrequenz.

Bei Minute 14 soll der Teilnehmer anhand der Borg-Bewertung der wahrgenommenen Anstrengungsskala angeben. Unmittelbar nach der Aufgabe sollten Sie die Hautkontaktflächen visuell auf Erythem, Blasen oder Druckspuren untersuchen. Zeichnen Sie Gelenkschmerzen mit einer visuellen analogen Skala von 0 bis 10 Zentimeter auf, wobei 0 keine Schmerzen und 10 den schlimmsten vorstellbaren Schmerz anzeigt.

Werte von vier oder höher als vier als klinisch signifikante Beschwerden einzustufen, die eine weitere Untersuchung erfordern. Schließlich berechnen Sie den physiologischen Kostenindex, indem Sie die Ruheherzfrequenz von der Gehherzfrequenz abziehen und das Ergebnis durch die Gehgeschwindigkeit teilen. Insgesamt durchliefen 20 gesunde ältere Erwachsene, darunter 10 männliche und 10 weibliche Teilnehmer, alle drei Gehbedingungen ohne gemeldete unerwünschte Ereignisse.

Die Exo-On-Bedingung führte zu einem deutlich niedrigeren physiologischen Kostenindex als die No-Exo-Bedingung und die Exo-Off-Bedingung. Der No-Exo-Index war ebenfalls deutlich niedriger als der Exo-Off. Explorative gepaarte Vergleiche zeigten niedrigere Spitzenherzfrequenzen bei der Exo-an-Bedingung als bei den No-Exo- und Exo-Off-Bedingungen.

Die subjektive Erschöpfung, gemessen durch die Borg-Bewertung der wahrgenommenen Anstrengungsskala, war im Exo-on signifikant niedriger als im Exo-Off, unterschied sich aber nicht signifikant von No-Exo. Das Protokoll bewertet die physiologischen Kosten und die Muskelermüdung beim Bergaufgehen. Die größte Herausforderung besteht darin, das Gerät richtig anzubringen und die beste Passform für Blends auszuwählen.

Zukünftige Studien können reale Hügel im Freien testen und eine größere Gruppe von Gerätepatienten einbeziehen.