Robo-Rehab w domu

Kiedy dana osoba dozna udaru, przerwanie dopływu krwi do mózgu może spowodować trwałą utratę funkcji kończyn. Wytrwała fizjoterapia może poprawić kontrolę motoryczną poprzez wzmocnienie połączeń między kończyną a mózgiem. Teraz grupa z Northeastern University opracowała kilka przenośnych urządzeń robotycznych, które mogą pomóc w procesie rehabilitacji; w przeciwieństwie do innych urządzeń rehabilitacyjnych mogą one również pozwolić pacjentom na kontynuowanie terapii w domu.

Zgięcie kolana: Ta wersja aparatu kolanowego AKROD z Northeastern University została zaprojektowana, aby pomóc pacjentowi odzyskać sprawność ruchową po udarze.

Udar jest główną przyczyną niepełnosprawności w Stanach Zjednoczonych; ponad dwie trzecie osób, które przeżyły udar, pozostaje z niepełnosprawnością, zgodnie z Krajowe Stowarzyszenie Udarowe . Powtarzająca się fizjoterapia, która przykłada siłę do dotkniętej chorobą kończyny, może zachęcać sygnały motoryczne do docierania do mózgu i budowania nowych ścieżek kontroli. Ćwiczenia te mogą pomóc nie tylko osobom powracającym do zdrowia po udarze, ale także osobom cierpiącym na inne schorzenia, takie jak porażenie mózgowe czy choroby zwyrodnieniowe mięśni.

Powszechnie wiadomo, że im więcej to robisz, tym lepiej dostajesz, mówi Tariq Rahman , dyrektor Centrum Badań i Rozwoju Ortopedii przy Nemours Foundation oraz profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie Drexel.

Tradycyjnie fizjoterapeuci ręcznie przykładają siłę do kończyny: grupa terapeutów, na przykład, pomaga pacjentowi chodzić po bieżni, poruszając nogami i zapewniając mu równowagę. W ciągu ostatnich kilku dekad wielu badaczy szukało w robotyce urządzeń, które dostarczają siły do ​​nóg, ramion, dłoni lub miednicy pacjenta. Naukowcy mają nadzieję, że takie urządzenia zapewnią płynniejszy ruch, precyzyjniej zareagują na poprawę stanu pacjenta, dokładniej mierzą postęp i zapewnią wygodniejszy i bardziej efektywny powrót do zdrowia. Kilka obecnie używanych urządzeń rehabilitacyjnych, takich jak Rocomo Lokomat maszyna lub Uniwersytet Twente lopes , zostały zaprojektowane, aby pomóc ludziom lepiej chodzić, ale te systemy są zwykle nieporęczne i drogie.

Multimedialne

• Zobacz inne roboty do rehabilitacji, nad którymi pracuje laboratorium.

• Zobacz robota do rehabilitacji dłoni w akcji.

Naukowcy z Northeastern opracowali urządzenia do kolan, nadgarstków, miednicy i kostki, które według nich są przenośne i wystarczająco tanie, aby mogły być wynajmowane przez małe ośrodki rehabilitacyjne lub medyczne, a potencjalnie nawet indywidualnych pacjentów. Zespół utrzymał małe urządzenia, używając substancji zwanej płynem elektroreologicznym, który staje się bardziej lepki po przyłożeniu prądu elektrycznego, tworząc w ten sposób silniejszą siłę oporową w urządzeniu. Płyn zawiera cząsteczki, które tworzą łańcuchy po przyłożeniu prądu, zamieniając ciecz w żel w ciągu kilku milisekund.

Dzięki temu płynowi jesteśmy w stanie zmniejszyć rozmiar elementów mechanicznych, takich jak hamulec, mówi Constantinos Mavroidis , profesor i dyrektor Laboratorium Mechatroniki Biomedycznej w Northeastern. Grupa twierdzi również, że zmniejszyła rozmiar silnika o co najmniej połowę w porównaniu z typowymi silnikami. Oprócz mniejszych rozmiarów i mniejszej wagi, silniki na bazie płynów zapewniają również płynniejszy ruch, mówi Mavroidis. Masz wrażenie, że tak naprawdę nie jest to urządzenie mechaniczne, a miękka sprężyna.

Rahman mówi, że praca na północnym wschodzie wygląda obiecująco. Zawsze staramy się, aby [urządzenia] były tańsze, lżejsze, mniejsze i niewidoczne. To wszystko we właściwym kierunku, mówi Rahman, który opracowuje roboty do rehabilitacji dzieci z zaburzeniami mięśni w Szpitalu Dziecięcym im. Alfreda DuPont. Większość urządzeń rehabilitacyjnych, które widzi Rahman, jest dużych i nieporęcznych, a zatem niepraktycznych dla pacjentów w domu.

Chwytak gładki: To zrobotyzowane urządzenie do rehabilitacji dłoni wykorzystuje płyn, który zmienia opór urządzenia po przyłożeniu prądu elektrycznego.

Druga wersja aktywnego ortezy do rehabilitacji stawu kolanowego firmy Northeastern, nazwana AKROD , wykorzystuje płyn elektroreologiczny do wytworzenia hamulca w urządzeniu. AKROD składa się z dwóch lekkich okrągłych szelek nad i dwóch pod kolanem, z przekładniami i czujnikami generującymi energię płynnymi hamulcami spoczywającymi wzdłuż kolana.

Nadchodzące wydanie Transakcje IEEE dotyczące mechatroniki raporty z testów urządzenia przez zespół Northeastern na dziewięciu zdrowych pacjentach. Badani wykonywali standardowe ćwiczenia udarowe, a także używali AKROD. Naukowcy odkryli, że AKROD pomógł badanym osiągnąć wyniki porównywalne z większym, komercyjnym systemem rehabilitacyjnym zwanym Biodex System 3, który składa się ze specjalnie wykonanego krzesła, wspornika stopy i systemu komputerowego.

Nowsza wersja Northeastern AKROD wykorzystuje inspirowany przez NASA system oparty na sprzęcie zamiast specjalnego płynu. Napęd z łożyskami zębatymi pozwala systemowi podnieść nogę pacjenta w celu prawidłowego chodzenia, a nie tylko przykładać siłę oporu. Urządzenie jest nadal stosunkowo małe i lekkie, ze względu na kompaktową konstrukcję gearboxa. Jak twierdzą naukowcy, urządzenie działa tak, jakby miało wirtualną sprężynę, używając ostrożnej siły, aby popychać pacjenta do właściwej pozycji.

Zespół Northeastern przetestował również urządzenie rehabilitacyjne dla dłoni, które jest wykonane z uchwytu połączonego z czujnikami i przekładniami. Urządzenie jest napędzane przez dwa siłowniki z płynem elektroreologicznym, który zwiększa lub zmniejsza jego opór, gdy pacjent porusza się za pomocą uchwytu w labiryncie gier wideo. Urządzenie ćwiczy nie tylko mięśnie rąk, ale także mięśnie przedramienia oraz rejestruje siłę i ułożenie ręki pacjenta. Naukowcy stworzyli również wersję, którą można wykorzystać w rezonansie magnetycznym do obrazowania mózgu podczas ćwiczeń rąk pacjenta. Według Mavroidisa może to pozwolić lekarzowi zobaczyć wpływ ćwiczenia na mózg pacjenta.

Jesteśmy bardzo zainteresowani tą technologią, ponieważ pozwala ona pacjentom na wykonywanie powtórzeń określonych rodzajów ruchów, mówi Paolo Bonato , adiunkt w Harvard Medical School i dyrektor Laboratorium Analizy Ruchu w Szpital Rehabilitacyjny Spauldinga . Bonato współpracuje z firmą Mavroidis, aby przetestować urządzenia z pacjentami w szpitalu. Obecnie testują niewielką liczbę pacjentów z urządzeniami AKROD, miednicy i rąk, mówi Mavroidis.

Możemy wyobrazić sobie zastosowanie w opiece domowej, w której urządzenia te będą używane przez pacjenta w domu lub w społeczności, mówi Bonato.

Urządzenia nadal muszą przejść badania kliniczne, zanim zostaną udostępnione publicznie.

ukryć