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Prolonged adaptation to a robotic prosthesis enhances gait symmetry: A case study in a transtibial amputee - 20/07/25

Doi : 10.1016/j.rehab.2025.101981 
Jeongmin Kim a, c, Hak Yi a, Donghwan Hwang b, Jiuk Jung c, Hyuk Jin Lee c, Jang Ho Cho c, Soo-Kyung Bok d, Yongkoo Lee c,
a Department of Mechanical Engineering, Kyungpook National University, 80 Daehak-ro, Buk-gu, Daegu 41566, Republic of Korea 
b Medical Device Development Center, Daegu-Gyeongbuk Medical Innovation Foundation, 80 Cheombok-ro, Dong-gu, Daegu 41061, Republic of Korea 
c 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 
d Department of Rehabilitation Medicine, Chungnam National University Hospital, 282 Munhwa-ro, Jung-gu, Daejeon 35015, Republic of Korea 

Corresponding author.

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.

Il testo completo di questo articolo è disponibile in PDF.

Keywords : Transtibial amputee, Robotic ankle-foot prosthesis, Gait symmetry, Rehabilitation, Adaptation Training

Abbreviations : CORR, KIMM, KPEQ, RAF Pro, RMSE


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Vol 68 - N° 5

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