Экзоскелет для людей що перенесли інсульт
Інсульт є головною причиною серйозної довгострокової непрацездатності в США. Щорічно його переносять приблизно 17 мільйонів чоловік. Близько 8 з що 10, що вижили після інсульту страждають від "геміпарезу", паралічу, який зазвичай вражає кінцівки і мімічні м'язи на одній стороні тіла. Інсульт часто викликає серйозні труднощі при ходьбі, втрату рівноваги з підвищеним ризиком падіння, а також як м'язову втому, яка швидко настає під час навантажень. Часто ці порушення роблять неможливим виконання основних повсякденних справ.
Щоб дозволити пацієнтам що перенесли інсульт видужати, багато реабілітаційних центрів звернулися до роботизованих экзоскелетів. Нині існує цілий ряд захоплюючих пристроїв, які дозволяють людям знову ходити, які спочатку були абсолютно нездатні зробити це. Також проводяться активні дослідження, що намагаються зрозуміти, як якнайкраще застосувати вдягаєму робототехнику для реабілітації після інсульту.
У 2017 році група інженерів-механіків, електриків, дизайнерів одягу і експертів по нейрореабілітації при Гарвардському інституті біологічного натхнення, Вищій школі інженерії і прикладних наук ім. Джона А. Полсона(SEAS) і Коледжі здоров'я університету(BU) Бостона показала, що м'який роботизований экзоскелет з підтримкою кісточки, прив'язаний до зовнішнього акумулятора і двигуна, здатний значно поліпшити біомеханічні функції ходи у пацієнтів з інсультом при носінні під час ходьби по біговій доріжці.
Тепер, та ж команда зробила важливий крок вперед в перекладі своєї технології на стратегію реабілітації. Використовуючи не прив'язану версію экзокостюма, який несе свою власну батарею і мотор. Команда продемонстрирорвала на групі з шести чоловік після інсульту з геміпарезом, що їх пристрій може значно збільшити швидкість ходьби людей в середньому на 0,14 метра в секунду, при одному кроці, на 0,28 метра в секунду швидше. Ті ж самі люди, яких попросили пройти якнайдалі за 6 хвилин, змогли пройти в середньому на 32 метри далі, при цьому одна людина пройшла на 100 метрів далі. Ці результати опубліковані у Відкритому журналі інженерії IEEE по медицині і біології(OJEMB) .
"Переважна більшість людей що перенесли інсульт ходять повільно і не можуть йти дуже далеко. Прискорення і подальша ходьба після фізичної терапії є одними з найбільш важливих результатів, бажаних як пацієнтами, так і лікарями. Якщо при терапії не змінюється ні швидкість, ні відстань "Було б важко вважати цю терапію ефективною. Рівні поліпшення швидкості і відстані, які ми виявили в нашому попередньому дослідженні, перевершили наші очікування негайного ефекту без якої-небудь підготовки і підкреслили перспективність технології exosuit", - сказав член-викладач Інституту Вайсса Лу Орд, PT, DPT, доктор філософії, перший автор дослідження, який зв'язав результати з IEEE OJEMB разом з Уолшем.
Экзокостюм, що розглядається в цьому дослідженні, важить менше п'яти кілограмів і націлений на кінцівки людей, що пережили інсульт, під час різних фаз циклу ходи. Повністю мобільний, він живиться від батареї і запускається виконавчим пристроєм, який надівається на стегна. Він подає механічну енергію на кісточки за допомогою кабельного механізму, за допомогою якого кабелі і інші частини экзокостюма прикріпляються до тіла легкими функціональними тканинами. На додаток до його малої ваги і можливості зменшити асиметрію ходи являється той факт, що пацієнти носять його тільки на пошкодженій стороні, на відміну від жорстких экзоскелетных систем, багато з яких необхідно носити з обох боків.
Команда Уолша розробила костюм для допомоги при підошовному згинанні, русі кісточки, який штовхає ступню в землю під час фази стояння в циклі ходи, і при згинанні в спині, коли ступня піднімається, а пальці ніг тягнуться до гомілки в час фаза гойдання. Обидва ці рухи в різному ступені порушуються при гемипаретической ходьбі після інсульту, і у людей часто спостерігається "опущена нога", нездатність підняти ступню від кісточок.
Щоб продемонструвати широку застосовність їх підходу до тих, що пережили інсульт пацієнтам з геміпарезом, команда зосередилася на шести пацієнтах з гемипаретической хворобою різного ступеня тяжкості і типами порушень, усі з яких увійшли до хронічної фази. Після первинної клінічної оцінки пацієнтів і коригувань экзокостюма для окремих осіб дослідники провели серію тестів на 30-метровій доріжці. Носіння экзокостюма без живлення не викликало яких-небудь недоліків відносно швидкості ходьби учасників, відстаней або витрат енергії в порівнянні з тим, коли вони не носили экзоскостюм. Після включення экзокостюма "ми побачили важливі і негайні поліпшення в швидкості і відстані ходьба, яка є значимими результатами, які реально впливають на повсякденне життя людей, що перенесли інсульт".
