Clinical validation of the ROGER exosuit for upper limb support: a usability study with chronic post-stroke subjects

Stroke is a condition that can lead to hemiparesis, resulting in difficulties in performing Activities of Daily Living (ADLs) and reducing independence. In the past decades, wearable robotics has emerged as a promising technology to support rehabilitation and daily assistance by helping individuals regain functional abilities. When considering daily assistance, exosuits represent a valuable solution thanks to their lightweight, portability, comfort, safety, and low cost, despite the limited number of upper-limb devices evaluated on end users. The ROGER exosuit was developed to support arm elevation and was previously assessed on healthy subjects in a preliminary evaluation of its functionality. This study evaluated the usability and effectiveness of the ROGER exosuit in individuals with chronic stroke in everyday scenarios. A five-day protocol involved data collection under assisted and unassisted conditions on Days 1 and 5, with training sessions conducted on intermediate days. Kinematic and electromyographic data, as well as questionnaires (TSQ-WT and custom questionnaires), were obtained. The use of the exosuit improved shoulder activity by increasing the Range of Motion (ROM) and reducing Anterior Deltoid activation. Training appeared crucial in reducing compensatory strategies observed on Day 1 and may have led to carry-over effects. However, the device was less effective in addressing the pathological upper limb flexor synergy, and only minimal benefits were observed in the reachable workspace. Many effects, particularly in EMG parameters and the kinematics of complex tasks, did not reach statistical significance, suggesting promising trends that require additional confirmation. Participants rated the device positively, reporting movements that were more precise, faster, and less tiring. The ROGER exosuit shows potential for supporting arm elevation in post-stroke individuals. Further testing and device optimization are needed to fully exploit its clinical potential.

L'ictus è una condizione che può causare emiparesi, portando a difficoltà nello svolgimento delle attività di vita quotidiana e a riduzione dell’autonomia. Negli ultimi decenni, la robotica indossabile si è affermata come tecnologia promettente per la riabilitazione e l'assistenza, favorendo il recupero della funzionalità motoria. Gli esoscheletri rappresentano una soluzione interessante grazie alla leggerezza, alla portabilità, al comfort, alla sicurezza e al costo contenuto, nonostante il numero limitato di dispositivi testati su soggetti con deficit dell'arto superiore. L'esoscheletro ROGER è stato sviluppato per supportare l'elevazione del braccio e inizialmente valutato su soggetti sani. Questo lavoro ha indagato l'usabilità e l'efficacia dell'esoscheletro ROGER in persone con ictus cronico in scenari di vita quotidiana. Il protocollo di cinque giorni prevedeva attività con e senza esoscheletro il primo e l'ultimo giorno, con allenamento nei giorni intermedi. Sono stati raccolti dati cinematici, elettromiografici (EMG), insieme ai questionari TSQ-WT e ad hoc. L'esoscheletro ha migliorato l’attività della spalla, incrementando l’ampiezza del movimento e riducendo l’attivazione del deltoide anteriore. Il periodo di allenamento ha attenuato le strategie compensatorie osservate al Giorno 1, suggerendo possibili effetti di carry-over. Tuttavia, il dispositivo si è dimostrato meno efficace nel contrastare la sinergia flessoria patologica e i benefici relativi all’estensione dello spazio raggiungibile sono risultati contenuti. Molti effetti, soprattutto nell’EMG e nella cinematica di attività complesse, non hanno raggiunto significatività statistica, indicando tendenze promettenti ma non ancora verificate. I questionari hanno evidenziato una valutazione positiva, con movimenti percepiti come più precisi, rapidi e meno faticosi. L'esoscheletro ROGER si è rivelato uno strumento promettente per supportare l’elevazione del braccio in persone post-ictus. Saranno necessari ulteriori studi e miglioramenti del design per valorizzarne l’efficacia clinica.