Un sistem de exoschelet robotic leagă pacienții cu accidente vasculare de terapeuți
Terapeuții fizici au însoțit de mult timp supraviețuitorii de accident vascular cerebral în timpul recuperării. Acum, ei merg împreună cu aceștia.
Cercetătorii de la Universitatea Northwestern și Shirley Ryan AbilityLab au dezvoltat un sistem de reabilitare inovator, care conectează virtual terapeuții și pacienții prin intermediul exoscheletelor robotice. Această conexiune în timp real permite terapeuților să reacționeze la mișcările pacienților, adaptând continuu suportul și asistența pe măsură ce performanța acestora evoluează.
După antrenamente cu noul sistem, pacienții au reușit să își miște articulațiile pe o gamă mai mare, să facă pași mai lungi și mai înalți și să activeze mușchii la niveluri similare celor observate în terapia convențională.
Studiul va fi publicat miercuri, 17 iunie, în revista Science Robotics.
„Reabilitarea condusă de terapeuți rămâne fundamentul recuperării pentru mulți pacienți, iar această cercetare arată promisiunea de a completa acest standard de îngrijire”, a declarat José L. Pons, cel care a conceptualizat, condus și supervizat programul de cercetare.
Pons este președinte științific la Shirley Ryan AbilityLab, profesor de medicină fizică și reabilitare la Universitatea Northwestern Feinberg School of Medicine și profesor de inginerie mecanică (prin amabilitate) la McCormick School of Engineering de la Northwestern. Alți coautori de la Northwestern includ pe Daniel Ludvig, cercetător la Shirley Ryan AbilityLab și profesor asistent de cercetare la McCormick; Levi Hargrove, președinte științific al Regenstein Foundation Center for Bionic Medicine la Shirley Ryan AbilityLab, profesor de medicină fizică și reabilitare la Feinberg și profesor de inginerie biomedicală (prin amabilitate) la McCormick; și Kevin Lynch, profesor de inginerie mecanică la McCormick și director al Center for Robotics and Biosystems de la Northwestern.
Conform Centrului pentru Controlul și Prevenția Bolilor, aproape 800.000 de americani supraviețuiesc unui accident vascular cerebral în fiecare an. Pentru mulți dintre aceștia, drumul spre recuperare include reînvățarea uneia dintre cele mai fundamentale activități ale vieții: mersul pe jos. Slăbiciunea, coordonarea afectată și controlul redus al picioarelor pot face chiar și mișcările simple extrem de provocatoare. Recuperarea necesită adesea luni de reabilitare intensivă, pe parcursul căreia pacienții colaborează cu terapeuții fizici pentru a-și recăpăta mobilitatea, independența și încrederea.
În terapia fizică convențională, terapeuții oferă suport manual și îndrumare corectivă în timp ce pacienții merg. Deoarece aceștia pot asista fizic un număr limitat de mișcări simultan, terapeuții se concentrează adesea pe un singur aspect al mersului. Antrenamentul mai complex, care implică întregul corp, poate necesita mai mulți terapeuți. Pe de altă parte, exoscheletele de reabilitare pot crește intensitatea antrenamentului și ajuta pacienții să exerseze mersul pe perioade mai lungi, dar multe dintre acestea se bazează pe modele de mișcare fixe, care nu se adaptează complet performanței pacienților în timp real, limitând astfel capacitatea terapeuților de a oferi îngrijire personalizată.
Pentru a aborda aceste lacune, echipa de la Northwestern și Shirley Ryan AbilityLab a dezvoltat o intervenție inovatoare denumită interacțiune terapeut-exoschelet-pacient (TEPI). Utilizând TEPI, un terapeut și un supraviețuitor de accident vascular cerebral poartă fiecare un exoschelet pentru membrele inferioare, conectat virtual la șolduri și genunchi. Conexiunea virtuală funcționează ca o combinație de arcuri și amortizoare, permițând terapeuților și pacienților să influențeze mișcările celuilalt în timp real. Studiul a demonstrat că terapeuții pot utiliza eficient TEPI pentru a crea experiențe de reabilitare mai personalizate, sprijinind pacienții în atingerea obiectivelor de recuperare.
Prin combinarea adaptabilității manuale a terapiei fizice cu scalabilitatea și precizia sistemelor robotice, se pot facilita antrenamente mai cuprinzătoare pentru mers, fără a necesita mai mulți terapeuți, introducând în același timp o reacție în timp real la performanța pacientului – permițând ajustarea dinamică a suportului, rezistenței și feedback-ului.
În evaluări realizate cu opt supraviețuitori de accident vascular cerebral, TEPI a depășit antrenamentul convențional pe bandă de alergare ghidat de terapeuți în mai multe aspecte ale performanței mersului. Participanții au demonstrat o gamă mare de mișcare a articulațiilor și au făcut pași mai lungi și mai înalți, menținând în același timp o activare musculară similară. De asemenea, aceștia au raportat un nivel ridicat de motivație și plăcere.
„Prin permiterea terapeuților de a ghida mișcările unui pacient prin propriile lor mișcări ale picioarelor, TEPI ar putea oferi un complement semnificativ antrenamentului convențional pentru mers în reabilitarea după un accident vascular cerebral, reducând efortul fizic care poate contribui la oboseală și accidentare pentru terapeuți în timpul terapiei manuale”, a declarat Emek Barıș Küçüktabak.
Următorii pași ai cercetătorilor vizează explorarea modului în care acest cadru poate fi aplicat la alte activități relevante funcțional, cum ar fi mersul pe teren, urcarea scărilor și tranzițiile de la șezut la în picioare, pe parcursul mai multor sesiuni de antrenament.
„Cercetările viitoare vor investiga, de asemenea, sisteme mai accesibile și scalabile care pot extinde reabilitarea ghidată de terapeuți în mediul de acasă și sprijini îngrijirea la distanță”, a adăugat Matthew R. Short.
