Cercetătorii au dezvoltat un sistem robotic purtabil pentru restabilirea funcției mâinii
Cercetătorii de la Universitatea Medicală din Viena, împreună cu ETH Zurich, Universitatea Tehnică din München și Facultatea de Medicină din Belgrad, au creat un sistem neurorobotic purtabil care combină neurostimularea electrică cu exoscheletele pentru mâini.
Un studiu clinic realizat pe 14 pacienți cu deficiențe ale mâinii cauzate de leziuni neurologice a demonstrat că tehnologia susține mobilitatea degetelor, percepția tactile și controlul prinderii. Rezultatele sugerează potențialul sistemelor personalizate de asistență pentru persoanele afectate de leziuni ale măduvei spinării sau ale creierului. Studiul a fost publicat recent în revista Science Advances.
Mișcările mâinilor și simțul tactil sunt esențiale pentru activități cotidiene precum apucarea, mâncatul, îmbrăcarea sau igiena personală. Totuși, după o leziune a sistemului nervos central, deficiențele motorii și senzoriale ale mâinii persistă adesea. Reabilitarea convențională poate aduce îmbunătățiri, dar nu duce întotdeauna la o restabilire suficientă a funcției mâinii. Există, prin urmare, o nevoie mare de tehnologii de asistență adecvate utilizării zilnice.
Un grup de cercetare condus de Staniša Raspopović de la Centrul de Fizică Medicală și Inginerie Biomedică de la MedUni Viena a dezvoltat sistemul „SensoExo” pentru a asista persoanele cu deficiențe senzorio-motorii ale mâinii. Acesta combină un exoschelet purtabil pentru mâini cu o manșetă de neurostimulare personalizată. Manșeta stimulează anumite nervi și mușchi din antebraț prin piele. Senzorii amplasați pe degete detectează atingerea și forțele de prindere, traducând aceste informații în stimulare electrică, oferind utilizatorilor feedback tactil. În plus, stimularea electrică funcțională poate ajuta utilizatorii să deschidă și să închidă mai ușor degetele.
„Scopul nostru nu a fost doar să oferim suport mecanic pentru mișcare, ci și să restabilim simțul tactil. Interacțiunea dintre forță, mișcare și simțul tactil este crucială, în special atunci când vine vorba de apucare. Fără feedback cu privire la cât de ferm este ținut un obiect, funcția mâinii rămâne semnificativ limitată în viața de zi cu zi”, a declarat Raspopović.
Sistemul a fost testat pe 14 pacienți cu deficiențe neurologice ale mâinii, toți participanții având deficiențe senzoriale și primind astfel feedback tactil prin stimulare electrică transcutanată a nervilor. Dintre aceștia, șapte persoane cu deficiențe motorii severe au beneficiat de stimulare electrică funcțională a mușchilor pentru a sprijini deschiderea mâinii și forța de prindere. Studiul a comparat trei condiții: fără suport, suport de la un exoschelet singur și utilizarea combinată a unui exoschelet și a neurostimulării. Opt dintre cei 14 participanți au finalizat, de asemenea, sarcini funcționale de apucare și eliberare a obiectelor, atât voluminoase, cât și fragile. Această investigație a arătat că combinația dintre exoschelet și neurostimulare a adus beneficii suplimentare comparativ cu un exoschelet singur. În cazul pacienților cu deficiențe motorii severe, SensoExo a îmbunătățit mobilitatea degetelor într-o măsură mai mare decât exoscheletul singur. Feedback-ul tactil mediat artificial a crescut, de asemenea, zonele mâinii în care senzațiile tactile puteau fi percepute.
„Rezultatele arată că asistența motorie și feedback-ul senzorial trebuie considerate împreună”, explică Andrea Cimolato de la Centrul de Fizică Medicală și Inginerie Biomedică de la MedUni Viena. „Sistemul poate fi adaptat în funcție de profilul de deficiență al individului. Persoanele cu deficiențe motorii mai severe au beneficiat în mod special de suportul motor suplimentar, în timp ce cei cu o pierdere senzorială pronunțată au folosit feedback-ul senzorial pentru a apuca obiecte fragile mai precis.”
În testele funcționale, participanții care utilizau SensoExo au obținut cele mai mari rate de succes atunci când apucau și transportau obiecte. În cazul obiectelor voluminoase, stimularea musculară a ajutat la susținerea forței de prindere. În cazul obiectelor fragile, feedback-ul senzorial a ajutat la evitarea aplicării unei presiuni excesive. „Tehnologia este în prezent un prototip și nu un dispozitiv medical complet dezvoltat pentru utilizarea zilnică”, subliniază Raspopović. „Cu toate acestea, studiul oferă dovezi clinice preliminare că neurostimularea non-invazivă combinată cu robotică purtabilă poate constitui o bază realistă pentru viitoarele sisteme personalizate de asistență.”
Investigații viitoare, care vor implica grupuri mai mari de pacienți, grupate mai specific în funcție de tipul și severitatea simptomelor, vor ajuta la determinarea robustezelor acestor efecte și la evaluarea măsurii în care astfel de sisteme pot fi integrate în reabilitare și în viața de zi cu zi pe termen lung.
