Экзоскелет для людей перенесших инсульт
Инсульт является основной причиной серьезной долгосрочной нетрудоспособности в США. Ежегодно его переносят примерно 17 миллионов человек. Около 8 из 10 выживших после инсульта страдают от «гемипареза», паралича, который обычно поражает конечности и мимические мышцы на одной стороне тела. Инсульт часто вызывает серьезные трудности при ходьбе, потерю равновесия с повышенным риском падения, а также как мышечную усталость, которая быстро наступает во время нагрузок. Часто эти нарушения делают невозможным выполнение основных повседневных дел.
Чтобы позволить пациентам перенесшим инсульт выздороветь, многие реабилитационные центры обратились к роботизированным экзоскелетам. В настоящее время существует целый ряд захватывающих устройств, которые позволяют людям снова ходить, которые изначально были совершенно неспособны сделать это. Также проводятся активные исследования, пытающиеся понять, как наилучшим образом применить носимую робототехнику для реабилитации после инсульта.
В 2017 году группа инженеров-механиков, электриков, дизайнеров одежды и экспертов по нейрореабилитации при Гарвардском институте биологического вдохновения, Высшей школе инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) и Колледже здоровья Бостонского университета (BU) показала, что мягкий роботизированный экзоскелет с поддержкой лодыжки, привязанный к внешнему аккумулятору и двигателю, способен значительно улучшить биомеханические функции походки у пациентов с инсультом при ношении во время ходьбы по беговой дорожке.
Теперь, та же команда сделала важный шаг вперед в переводе своей технологии на стратегию реабилитации. Используя не привязанную версию экзокостюма, который несет свою собственную батарею и мотор. Команда продемонстрирорвала на группе из шести человек после инсульта с гемипарезом, что их устройство может значительно увеличить скорость ходьбы людей в среднем на 0,14 метра в секунду, при одном шаге, на 0,28 метра в секунду быстрее. Те же самые люди, которых попросили пройти как можно дальше за 6 минут, смогли пройти в среднем на 32 метра дальше, при этом один человек прошел на 100 метров дальше. Эти результаты опубликованы в Открытом журнале инженерии IEEE по медицине и биологии (OJEMB) .
«Подавляющее большинство людей перенесших инсульт ходят медленно и не могут идти очень далеко. Ускорение и дальнейшая ходьба после физической терапии являются одними из наиболее важных результатов, желаемых как пациентами, так и врачами. Если при терапии не изменяется ни скорость, ни расстояние «Было бы трудно считать эту терапию эффективной. Уровни улучшения скорости и расстояния, которые мы обнаружили в нашем предварительном исследовании, превзошли наши ожидания немедленного эффекта без какой-либо подготовки и подчеркнули перспективность технологии exosuit», - сказал член-преподаватель Института Вайсса Лу Орд, PT, DPT, доктор философии, первый автор исследования, который связал результаты с IEEE OJEMB вместе с Уолшем.
Экзокостюм, рассматриваемый в этом исследовании, весит менее пяти килограммов и нацелен на конечности переживших инсульт людей, во время различных фаз цикла походки. Полностью мобильный, он питается от батареи и запускается исполнительным устройством, которое надевается на бедра. Он подает механическую энергию на лодыжки с помощью кабельного механизма, посредством которого кабели и другие части экзокостюма прикрепляются к телу легкими функциональными тканями. В дополнение к его малому весу и возможности уменьшить асимметрию походки является тот факт, что пациенты носят его только на поврежденной стороне, в отличие от жестких экзоскелетных систем, многие из которых необходимо носить с обеих сторон.
Команда Уолша разработала костюм для помощи при подошвенном сгибании, движении лодыжки, которое толкает ступню в землю во время фазы стояния в цикле походки, и при сгибании в спине, когда ступня поднимается, а пальцы ног тянутся к голени во время фаза качания. Оба эти движения в различной степени нарушаются при гемипаретической ходьбе после инсульта, и у людей часто наблюдается «опущенная нога», неспособность поднять ступню от лодыжек.
Чтобы продемонстрировать широкую применимость их подхода к пережившим инсульт пациентам с гемипарезом, команда сосредоточилась на шести пациентах с гемипаретической болезнью различной степени тяжести и типами нарушений, все из которых вошли в хроническую фазу. После первоначальной клинической оценки пациентов и корректировок экзокостюма для отдельных лиц исследователи провели серию тестов на 30-метровой дорожке. Ношение экзокостюма без питания не вызывало каких-либо недостатков в отношении скорости ходьбы участников, расстояний или затрат энергии по сравнению с тем, когда они не носили экзоскостюм. После включения экзокостюма «мы увидели важные и немедленные улучшения в скорости и расстоянии ходьбы, которые являются значимыми результатами, которые реально влияют на повседневную жизнь людей, перенесших инсульт».
↩️ Последние новости и значимые события в мире робототехники
