Post-market assessment of the Agilik exoskeleton for children with cerebral palsy: a preliminary study for tuning optimization and efficacy verification

Cerebral palsy (CP) is among the most common disorders affecting children, caused by a non-progressive lesion to the developing brain. The walking pattern of patients with CP is often characterized by excessive knee flexion (namely, crouch gait). In recent years, there is increasing research into electro-mechanical devices to improve gait functions in children with CP. Among them, Agilik is a new smart orthosis for patients with crouch gait, capable of resisting or assisting movements at every gait phase. A first aim was to support clinicians in device use. Furthermore, to support clinicians in optimizing patient walk during training, the relation between Agilik input parameters and gait assessments was investigated by means of a correlation analysis. Finally, its assistive and rehabilitative efficacy was tested on three children with CP by analyzing kinematics, gait speed and endurance, balance, spasticity, joint range and muscle lengths. Few correlations between inputs and motor outcomes were found, likely due to the small sample size. However, both patients improved in terms of gait pattern. To conclude, this thesis showed promising results in the assessment and rehabilitation of children with CP.

La paralisi cerebrale (PC) è tra le patologie più diffuse tra i bambini, causata da una lesione non progressiva del cervello in via di sviluppo. La deambulazione dei pazienti con PC è spesso caratterizzata da un'eccessiva flessione delle ginocchia (ovvero l'andatura accovacciata). Negli ultimi anni, sta aumentando la ricerca di dispositivi meccanici ed elettrici per allenare i bambini affetti da PC. Tra questi, Agilik è una nuova ortesi intelligente per pazienti affetti da andatura accovacciata, in grado di resistere o assistere i movimenti in ogni fase del passo. Un primo obiettivo è stato quello di affiancare i clinici nell'uso del dispositivo. Inoltre, per supportare i clinici nell'ottimizzazione della deambulazione dei pazienti durante l'allenamento, è stata studiata la relazione tra i parametri di input di Agilik e alcune misure di qualità del passo mediante un'analisi di correlazione. Infine, l'efficacia assistiva e riabilitativa del dispositivo è stata testata su tre bambini con PC analizzando la cinematica, la velocità e la resistenza del cammino, l'equilibrio, la spasticità, i range articolari e le lunghezze muscolari. Sono state riscontrate poche correlazioni tra input e prestazioni motorie, probabilmente a causa delle ridotte dimensioni del campione. Tuttavia, entrambi i pazienti sono migliorati in termini di modello di camminata. In conclusione, questa tesi ha mostrato risultati promettenti nella valutazione e nella riabilitazione dei bambini con PC.