IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни

Портативное роботизированное устройство, которое спроектирровали исследователи Университета Массачусетса в Амхерсте, открывает новые возможности для повышения эффективности и доступности современных методов восстановления ходьбы.

Более 80% людей, переживших инсульт, испытывают трудности при ходьбе, что существенно влияет на их повседневную жизнь, независимость и общее качество жизни. Новое исследование, проведенное в Массачусетском университете Амхерста, расширяет границы восстановления после инсульта с помощью уникального роботизированного экзоскелета бедра, разработанного в качестве тренировочного инструмента для улучшения функции ходьбы. Это открывает возможности для создания новых методов лечения, которые будут более доступными и легче перейдут из практики в повседневную жизнь по сравнению с существующими методами реабилитации.

После инсульта люди часто испытывают асимметрию при ходьбе, когда один шаг короче другого.

Исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, показывает, что роботизированный экзоскелет бедра обладает потенциалом для эффективного обучения людей изменению асимметрии ходьбы, представляя собой перспективное направление для реабилитации после инсульта.

Подход, используемый в роботизированном экзоскелете, вдохновлен беговыми дорожками с раздельными ремнями, которые представляют собой специализированные тренажеры с двумя расположенными рядом ремнями, движущимися с разной скоростью. Предыдущие исследования показали, что многократные тренировки на беговой дорожке с раздельными ремнями могут уменьшить асимметрию при ходьбе у пациентов, перенесших инсульт.

Ваутер Хугкамер (Wouter Hoogkamer), доцент кафедры кинезиологии и автор статьи, провел последнее десятилетие, изучая беговые дорожки с раздельными ремнями.

Тренировки на беговой дорожке с раздельными ремнями предназначены для преувеличения асимметрии ходьбы пациента, перенесшего инсульт, за счет использования ремней под каждой ногой на разных скоростях. Со временем нервная система адаптируется, и когда ремни устанавливаются на одинаковую скорость, ходьба становится более симметричной.

К сожалению, польза от тренировок на беговой дорожке ограничена. «То, чему учат на беговой дорожке, не полностью переносится на наземные условия», — говорит Бану Абдикадирова, докторант кафедры машиностроения и промышленного машиностроения и ведущий автор исследования. „Это происходит потому, что ходьба на беговой дорожке не совсем похожа на ходьбу по земле“.

Конечная цель реабилитации походки заключается не в улучшении ходьбы на беговой дорожке, а в улучшении опорно-двигательной функции на местности, — говорит Меган Хубер, доцент кафедры машиностроения и промышленной инженерии и старший автор статьи.

Исходя из этого, мы стремимся разработать методы реабилитации походки, которые позволят улучшить функциональные показатели в реальных условиях.

Команда UMass искала новый способ преувеличить асимметрию ходьбы без беговой дорожки.

Это исследование показало, что приложение силы сопротивления к одному тазобедренному суставу и силы помощи к другому с помощью экзоскелета имитирует эффект тренировки на беговой дорожке с раздельными ремнями у неврологически интактных людей.

Теперь, когда исследовательская группа доказала, что экзоскелет может изменять асимметрию походки, они хотят перенести свои исследования в наземные условия, которые больше похожи на реальный мир.

Поскольку наш экзоскелет портативен, его можно использовать во время ходьбы по земле, — говорит Марк Прайс, постдокторский исследователь в области механической и промышленной инженерии и кинезиологии и автор статьи.

Мы можем развить успех тренировок на беговой дорожке с раздельными ремнями с помощью этого устройства, чтобы повысить доступность тренировок по ходьбе и перенести их преимущества на повседневную ходьбу.

Исследователи также планируют расширить свою работу, измерив нейронные изменения, вызванные ходьбой в экзоскелете, и протестировав этот новый метод на людях, переживших инсульт.

Портативный экзоскелет предлагает множество клинических преимуществ, — говорит Абдикадирова.

Такое устройство может быть легко интегрировано в повседневную жизнь людей, перенесших хронический инсульт, предлагая доступный способ увеличить время тренировок, что очень важно для улучшения ходьбы. Его также можно использовать во время раннего вмешательства в больницах для улучшения функциональных показателей.

Роботизированный экзоскелет бедра — лишь одно из инновационных устройств, предназначенных для изучения и улучшения функции походки, разработанных совместной командой студентов, аспирантов и постдокторантов из Лаборатории робототехнических систем человека, возглавляемой Хубером, и Лаборатории интегративной локомоции, возглавляемой Хугкамером.

Вдохновляет наблюдать за инновациями, которые появляются, когда люди с разным образованием объединяются под общей миссией, — говорит Хубер.

Только благодаря таким междисциплинарным исследованиям мы сможем разработать технологии, способные оказать значимое влияние на жизнь людей.

04.03.2024