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Prolonged adaptation to a robotic prosthesis enhances gait symmetry: A case study in a transtibial amputee - 26/03/25

Doi : 10.1016/j.rehab.2025.101981 
Jeongmin Kim, ABD 1, 3, Hak Yi, PhD 1, Donghwan Hwang, MS 2, Jiuk Jung, PhD 3, Hyuk Jin Lee, ABD 3, Jang Ho Cho, PhD 3, Soo-Kyung Bok, MD 4, Yongkoo Lee, PhD 3,
1 Department of Mechanical Engineering, Kyungpook National University, 80 Daehak-ro, Buk-gu, Daegu 41566, Republic of Korea. 
2 Medical Device Development Center, Daegu-Gyeongbuk Medical Innovation Foundation, 80 Cheombok-ro, Dong-gu, Daegu 41061, Republic of Korea 
3 Daegu Research Center for Medical Devices and Green Energy, Korea Institute of Machinery and Materials, 330 Techno Sunhwan-ro, Yuga-eup, Dalseong-gun, Daegu 42994, Republic of Korea 
4 Department of Rehabilitation Medicine, Chungnam National University Hospital, 282 Munhwa-ro, Jung-gu, Daejeon 35015, Republic of Korea. 

Corresponding author. Yongkoo Lee; Korea Institute of Machinery and Materials, 330 Techno Sunhwan-ro, Yuga-eup, Dalseong-gun, Daegu 42994, Republic of Korea, Tel: +82-53-670-9021 / Fax: +82-53-670-9043.Korea Institute of Machinery and Materials330 Techno Sunhwan-ro, Yuga-eup, Dalseong-gunDaegu42994Republic of Korea
Sous presse. Manuscrit accepté. Disponible en ligne depuis le Wednesday 26 March 2025

Abstract

Purpose

This study evaluates the long-term biomechanical and energy efficiency effects of a high-torque, lightweight robotic ankle-foot prosthesis (RAF Pro) in a transtibial amputee, focusing on its potential to enhance gait symmetry and functionality.

Methods

A six-month longitudinal case study was conducted on a 51-year-old male transtibial amputee transitioning from a passive prosthesis to the RAF Pro. Comprehensive gait analyses, including motion capture and force plate assessments, were performed at four intervals: initial fitting, three months, four and a half months, and six months. The participant received continuous, tailored rehabilitation training throughout the study.

Results

Over the adaptation period, notable improvements were observed in plantarflexion during toe-off and in the coordination of hip and knee joint movements, contributing to enhanced gait symmetry. By the six-month mark, the subject achieved near-symmetrical gait mechanics with significantly reduced energy expenditure during walking, approaching the biomechanical efficiency observed in non-amputees.

Conclusion

This case study highlights the potential of long-term adaptive rehabilitation combined with advanced robotic prostheses to restore natural, energy-efficient gait mechanics in transtibial amputees. The findings emphasize the importance of a minimum six-month adaptation period for optimizing prosthetic function, offering valuable insights for personalized rehabilitation strategies and future prosthetic development.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Transtibial Amputee, Robotic Ankle-foot Prosthesis, Gait Symmetry, Rehabilitation, Adaptation Training


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