Lower extremity powered exoskeletons with crutch support can provide upright mobility to persons with complete spinal cord injury (SCI); however, crutch use for balance and weight transfer may increase upper extremity (UE) joint loads and injury risk. This research presented the first exoskeleton-human musculoskeletal model to estimate upper extremity biomechanics, driven by 3D motion data of persons with complete SCI walking with an exoskeleton and crutch assistance. Forearm crutches instrumented with strain gauges, force plates, and a 3D motion capture system were used to collect kinematic and kinetic data from five persons with complete SCI while walking with the ARKE exoskeleton. Model output estimated participant upper extremity kinematics, kinetics, and crutch forces. Compared to inverse dynamic biomechanical crutch model studies of persons with incomplete SCI, exoskeleton users walked with more anterior trunk tilt and twice the shoulder flexion angle. Anterior tilt increased forces and moments at the crutch, shoulder, and elbow. Crutch floor contact periods were 30–40% longer, resulting in upper extremity joint impulses 5 to 12 times greater than previously reported. Reducing UE joint loading is important to reduce overuse injuries associated with ambulatory assistive devices. Incorporating a variable assist ankle joint or more experience with exoskeleton walking may reduce UE joint loads, and minimise injury risk. Study outcomes provide a quantitative understanding of UE dynamics during exoskeleton walking that can be used to improve device design, training, and rehabilitation.

具有拐杖支撑的下肢动力外骨骼可以为完全脊髓损伤（SCI）的人提供直立活动能力；但是，使用拐杖进行平衡和重量转移可能会增加上肢（UE）关节负荷和受伤风险。这项研究提出了第一个估计上肢生物力学的外骨骼-人肌肉骨骼模型，该模型由具有完整SCI的外骨骼和拐杖辅助行走者的3D运动数据驱动。使用装有应变仪，测力板和3D运动捕捉系统的前臂拐杖，在与ARKE外骨骼一起行走时，收集了来自五个具有完整SCI的人的运动学和动力学数据。模型输出估计参与者的上肢运动学，动力学和拐杖力。与针对不完全SCI的人进行的逆动态生物力学拐杖模型研究相比，外骨骼使用者行走时前躯干倾斜更大，肩膀屈曲角度增加了两倍。前倾增加了拐杖，肩膀和肘部的力量和力矩。拐杖接触地板的时间延长了30–40％，导致上肢关节的冲动比以前报道的要大5到12倍。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。外骨骼使用者走路时前躯干倾斜较大，肩膀屈曲角度增加两倍。前倾增加了拐杖，肩膀和肘部的力量和力矩。拐杖接触地板的时间延长了30–40％，导致上肢关节的冲动比以前报道的要大5到12倍。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。外骨骼使用者走路时前躯干倾斜较大，肩膀屈曲角度增加两倍。前倾增加了拐杖，肩膀和肘部的力量和力矩。拐杖接触地板的时间延长了30–40％，导致上肢关节的冲动比以前报道的要大5到12倍。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。前倾增加了拐杖，肩膀和肘部的力量和力矩。拐杖接触地板的时间延长了30–40％，导致上肢关节的冲动比以前报道的要大5到12倍。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。前倾增加了拐杖，肩膀和肘部的力量和力矩。拐杖接触地板的时间延长了30–40％，导致上肢关节的冲动比以前报道的要大5到12倍。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。减少UE关节负荷对于减少与门诊辅助设备相关的过度使用伤害很重要。合并可变辅助踝关节或更多外骨骼行走经验可以减少UE关节负荷，并使受伤风险降到最低。研究结果提供了对外骨骼行走过程中UE动态的定量了解，可用于改善设备设计，培训和康复。