Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойТехнологииШаги инноваций: мягкий роботизированный экзокостюм улучшает ходьбу для людей с болезнью Паркинсона

Шаги инноваций: мягкий роботизированный экзокостюм улучшает ходьбу для людей с болезнью Паркинсона

- Advertisement -

Инновационные исследования позволили разработать мягкую роботизированную одежду, которая значительно уменьшает эпизоды замерзания у пациентов с болезнью Паркинсона, предлагая новый многообещающий подход к лечению и пониманию болезни. (Концепция художника.) Фото: SciTechDaily.com

Роботизированный экзокостюм устранил замирание походки — распространенный и крайне изнурительный симптом.

Замерзание — один из наиболее распространенных и изнурительных симптомов болезни Паркинсона, нейродегенеративного заболевания, от которого страдают более 9 миллионов человек во всем мире. Когда люди с болезнью Паркинсона замирают, они внезапно теряют способность передвигать ноги, часто на середине шага, что приводит к серии отрывистых шагов, заикающихся, которые становятся короче, пока человек не останавливается совсем. Эти эпизоды являются одной из основных причин падений среди людей, живущих с болезнью Паркинсона.

Текущие методы лечения и новые исследовательские разработки

Сегодня обморожение лечат с помощью ряда фармакологических, хирургических или поведенческих методов лечения, ни один из которых не является особенно эффективным.

Что, если бы существовал способ вообще остановить замерзание?

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) и Сарджент-колледжа здравоохранения и реабилитации Бостонского университета использовали мягкого портативного робота, чтобы помочь человеку, страдающему болезнью Паркинсона, ходить и не замерзать. Роботизированная одежда, надеваемая на бедра и бедра, мягко толкает бедра при качании ноги, помогая пациенту сделать более длинный шаг.

Устройство полностью исключало возможность замерзания участников во время прогулки по помещению, позволяя им идти быстрее и дальше, чем они могли бы без помощи одежды.

Роботизированная одежда (вверху), надетая на бедра и бедра, мягко толкает бедра при качании ноги, помогая пациенту сделать более длинный шаг. Фото: Лаборатория биодизайна Уолша/Harvard SEAS.

Результаты исследования и опыт участников

«Мы обнаружили, что даже небольшая механическая помощь со стороны нашей мягкой роботизированной одежды дает мгновенный эффект и последовательно улучшает ходьбу человека в различных условиях в нашем исследовании», — сказал Конор Уолш, профессор инженерии и прикладных наук Пола А. Мэдера. наук в SEAS и соавтор исследования.

Исследование демонстрирует потенциал мягкой робототехники для лечения этого неприятного и потенциально опасного симптома болезни Паркинсона и может позволить людям, живущим с этим заболеванием, восстановить не только свою мобильность, но и независимость.

Исследование будет опубликовано сегодня (5 января) в Природная медицина.

Исследователи из SEAS и Сарджентского колледжа медицинских и реабилитационных наук Университета Буша (BU) использовали мягкого портативного робота, чтобы помочь человеку, страдающему болезнью Паркинсона, ходить без замерзания. Роботизированная одежда, надеваемая на бедра и бедра, мягко толкает бедра при качании ноги, помогая пациенту сделать более длинный шаг. Исследование демонстрирует потенциал мягкой робототехники для лечения потенциально опасного симптома болезни Паркинсона и может позволить людям, живущим с этим заболеванием, восстановить свою мобильность и независимость. Фото: Гарвардский университет SEAS.

Предыстория исследования и сотрудничества

Уже более десяти лет лаборатория биодизайна Уолша в SEAS разрабатывает ассистивные и реабилитационные роботизированные технологии для улучшения мобильности людей, перенесших инсульт, а также тех, кто живет с БАС или другими заболеваниями, влияющими на мобильность. Некоторые из этих технологий, в частности экзокостюм для переобучения походки после инсульта, получили поддержку Института биологической инженерии Висса, а также были лицензированы и коммерциализированы компанией ReWalk Robotics.

В 2022 году SEAS и Сарджент-колледж получили грант от Массачусетского технологического сотрудничества на поддержку разработки и внедрения робототехники нового поколения и носимых технологий. Исследования сосредоточены в лаборатории Move, миссия которой заключается в поддержке достижений в области повышения производительности труда человека с помощью пространства для совместной работы, финансирования, инфраструктуры исследований и разработок, а также опыта, необходимого для превращения многообещающих исследований в зрелые технологии, которые могут быть реализованы посредством сотрудничества с отраслевыми партнерами.

Это исследование стало результатом этого партнерства.

«Использование мягких носимых роботов для предотвращения замирания походки у пациентов с болезнью Паркинсона потребовало сотрудничества инженеров, ученых-реабилитологов, физиотерапевтов, биомехаников и дизайнеров одежды», — сказал Уолш, чья команда тесно сотрудничала с командой Терри Эллиса, профессора кафедры физиотерапии. Председатель и директор Центра нейрореабилитации Бостонского университета.

Практический пример и технологическое воздействие

Команда провела шесть месяцев, работая с 73-летним мужчиной с болезнью Паркинсона, который, несмотря на использование как хирургического, так и фармакологического лечения, перенес серьезные и выводящие из строя эпизоды замерзания более 10 раз в день, из-за чего он часто падал. Эти эпизоды не позволяли ему гулять по району и вынуждали его передвигаться на скутере.

В предыдущем исследовании Уолш и его команда использовали оптимизацию «человек в процессе», чтобы продемонстрировать, что мягкое носимое устройство можно использовать для увеличения сгибания бедра и помощи в повороте ноги вперед, чтобы обеспечить эффективный подход к снижению затрат энергии во время ходьбы. у здоровых лиц.

Здесь исследователи использовали тот же подход, но для решения проблемы замораживания. В носимом устройстве используются приводы и датчики с тросовым приводом, которые носят на талии и бедрах. Используя данные о движении, собранные датчиками, алгоритмы оценивают фазу походки и генерируют вспомогательные силы в тандеме с движениями мышц.

Эффект был мгновенным. Без какой-либо специальной подготовки пациент мог ходить, не замерзая в помещении и лишь изредка на открытом воздухе. Он также мог ходить и говорить, не замерзая, что является редкостью без устройства.

«Наша команда была очень рада увидеть влияние технологии на ходьбу участников», — сказал Джинсу Ким, бывший аспирант SEAS и соведущий автор исследования.

Во время учебных визитов участник рассказал исследователям: «Костюм помогает мне делать более длинные шаги, и когда он неактивен, я замечаю, что волочу ноги гораздо сильнее. Это действительно помогло мне, и я считаю, что это положительный шаг вперед. Это могло бы помочь мне ходить дольше и поддерживать качество моей жизни».

«Участники нашего исследования, которые добровольно делятся своим временем, являются настоящими партнерами», — сказал Уолш. «Поскольку мобильность затруднена, для этого человека было настоящей проблемой даже прийти в лабораторию, но мы получили огромную пользу от его точки зрения и отзывов».

Устройство также можно использовать для лучшего понимания механизмов замирания походки, которые пока плохо изучены.

«Поскольку мы на самом деле не понимаем замораживания, мы не знаем, почему этот подход работает так хорошо», — сказал Эллис. «Но эта работа предполагает потенциальные преимущества решения «снизу вверх», а не «сверху вниз» в лечении замирания походки. Мы видим, что восстановление почти нормальной биомеханики изменяет периферическую динамику походки и может влиять на центральную обработку контроля походки».

Справка: 5 января 2023 г., Природная медицина.
DOI: 10.1038/s41591-023-02731-8

Соавторами исследования выступили Джинсу Ким, Франчино Порсиункула, Хи Ду Ян, Николас Вендел, Тереза ​​Бейкер и Эндрю Чин. Аса Экерт-Эрдхайм и Дороти Орзель также внесли свой вклад в разработку технологии, а также Ада Хуанг и Сара Салливан руководили клиническими исследованиями. Он поддержан Национальным научным фондом в рамках гранта CMMI-1925085; тот Национальные институты здоровья по гранту NIH U01 TR002775; и грант Массачусетского технологического сотрудничества, совместных исследований и разработок.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме