ЭКЗОСКЕЛЕТ СПОСОБНЫЙ ПОМОЧЬ В РЕАБИЛИТАЦИИ ЖЕРТВ ИНСУЛЬТА

Инсульт реабилитация

Одежда, которая может помочь людям научиться ходить после инсульта, является разработкой Гарвардской команды. В основе изобретения лежит технология робототехники.

Лаборатория Конора Уолша в Гарвардском университете не выглядит исследовательским центром. В ней нет шкафов с книгами до потолка, нет вытяжных шкафов, выводящих вредных газов, нет тиглей и пробирок, только немного планшетов и… одежда.

Вдоль стены лаборатории стоит группа манекенов, одетых в футболки и черные брюки. За ними стоят стойки с толстовками и кроссовками. Вдоль другой стены:; полки с тщательно сложенными шортами и леггинсами разных размеров. Заглянув сюда невзначай можно увидеть студента, пришивающего нашивку на брюки.

Если не знать, где находишься, то можно подумать, что вы попали в ;спортивный магазин высокого класса. Но это не университет Nike. Это лаборатория биодизайна Гарварда, колыбель замечательного исследовательского проекта, который развивает революционное направление; науки ;- "мягкую робототехнику".

"По сути, мы делаем одежду, которая вернет возможности людям, проходящим реабилитацию после инсульта, и учатся двигаться”, - говорит профессор Уолш, руководитель лаборатории биодизайна. "Изобретения лаборатории помогут им поднимать ноги и самостоятельно ходить.

Реабилитация после инсульта и не только

На прошлой неделе, на церемонии в Лос-Анджелесе, 35-летний Уолш был награжден «Rolex award» за свою работу. Он планирует использовать призовой фонд, а это 100 000 швейцарских франков (около £82 000), для расширения "мягкой робототехники" используемой для реабилитации после инсульта.

Деньги нужны и для разработки костюмов, которые могут повысить способность рабочих и солдат поднимать и переносить тяжести. ;Костюмы могут помочь пациентам, страдающим болезнью Паркинсона, церебральным параличом и другими заболеваниями, которые влияют на мобильность.

Уолш выпускник Тринити колледжа в Дублине по специальности "Производство и машиностроение". Еще, будучи студентом, он прочитал об экзоскелетах, разрабатываемых в Соединенных Штатах и увлекся робототехникой. Его цель: помочь людям справиться с повышенными нагрузками. ;По сути экзоскелет это жесткая, похожая на робота оболочка, которая перемещает своего владельца. Примерно как металлический костюм Роберта Дауни-младшего в Iron Man. ;

”Я думал, что все это выглядит очень, очень круто, - говорит Уолш. Поэтому он подал заявку на обучение и был принят в Массачусетский технологический институт (MIT). Он учился ;под руководством профессора Хью Герра.

Но когда Уолш начал работать над жёсткими экзоскелетами, он понял, что это тупиковый путь. "Ощущения как внутри роботизированного доспеха: тяжело, неудобно. К тому же ;костюм не всегда двигался так, как человек”, - говорит он.

Поэтому, когда Уолш переехал в Гарвард, он создал лабораторию биодизайна, где решил предпринять другой подход к проблеме. "Я сразу понял, что нужен более мягкий костюм, который подчеркивал бы действия, был удобен в носке и не обременял вас. ;- говорит он. "Я начал задаваться вопросом: можем ли мы сделать носимых роботов мягкими?” И это оказалось возможным!

;Уолш, при содействии коллег Терри Эллиса, Луиса Авада и Кена Холта из Бостонского университета, работал со специалистами в области электроники, машиностроения, материаловедения и неврологии, чтобы создать мягкий экзокостюм. По сути это полоса ткани, обернутая вокруг ног человека. Схематично устройство работает так: обручи крепятся вокруг икроножной мышцы, кабели от тормозной системы велосипеда, прикрепленные к обручам на ноге,; другим концом соединены с блоком питания, ;закрепленному на спине больного. Когда человек начинает поднимать ногу, чтобы сделать шаг, блок питания подтягивает кабели, и это помогает владельцу поднять ногу. Затем, когда нога перемещается вперед, еще один трос, прикрепленный к обуви, подтягивается, чтобы помочь поднять пальцы, чтобы стопа не заваливалась. Это важно, так как ;"падение ноги" сильно затрудняет ход ;у людей с нарушением движения.

Лечение после инсульта экзокостюмами

Это техническое решение позволяет решить критическую проблему для тех, кто проходит лечение после инсульта, и не может контролировать мышцы. Многие пациенты могут поднимать ноги, но не менее важно, поднимать стопу вверх, чтобы не спотыкаться.

" Никто не занимался раньше проектированием роботизированных устройств, нацеленных на конкретные суставы", - говорит Уолш. ”Мы же нацелились только на один сустав, а не на целую ногу. Суставы часто травмируются. Кроме того, мы сумели подобрать ;легкие материалы и прибор мало весит.”

Первоначально шкивы, которые поднимали кабели, поднимающие ноги и пальцы ног, питались от устройства, которое находилось рядом с ними. Одним из ключевых улучшений, связанных с проектом Уолша, было сокращение блока питания до размера, который можно носить комфортно. Устройство весит 10 фунтов; или 4,5 кг, и Уолш ожидает, что его команда сможет сделать его еще меньше в ближайшем будущем. "Двигатели станут легче, батареи станут легче. Все это, несомненно, принесет пользу.

В системе есть дополнительные элементы: ;инерциальные блоки измерения (IMU), анализирующие усилия созданные движениями ноги, и поднимают или понижают шкивы передающих кабелей. Эти элементы должны работать с точностью миллисекунды для правильной работы. "Время действия критично", - говорит Уолш.

Терапия инсульта

Тестовые прогоны оказались успешными. Видео пациентов с инсультом, одетых в мягкие экзокостюмы, и идущих по беговым дорожкам, показывают заметное улучшение их движения. Они больше не цепляются за поручни. ;Их шаги становятся намного быстрее и увереннее. ”Мы не говорим, что наша система является единственным решением проблемы ограниченной мобильности и заменит терапию инсульта", - добавляет Уолш. “Например, для полностью парализованных людей больше подойдет жёсткий экзоскелет. Но для более простых проблем типа удобнее мягкие робототехнические. “

Каждый год в Великобритании около 110 000 человек становятся жертвами инсульта. Большинство пациентов выживают, но инсульт по-прежнему является причиной смерти после болезней сердца и рака в этой стране. Они происходят, когда кровоснабжение мозга прекращается из-за сгустка крови или когда ослабленный кровеносный сосуд лопается. Поражение клеток мозга ведет к нарушению опорно-двигательной системы. Мозг посылает сигналы мышцам, через нервы. Кровоизлияние, повреждая мозг, нарушает эту связь. Классические симптомы болезни: паралич конечностей и слабость. Пациенты чувствуют усталость и становятся неуклюжими.

Инсульт и успешная реабилитация

"Перенесшие инсульт пациенты часто уходят из жизни, так как они перестают выходить ;из дома. Они пропускают все социальные мероприятия или утренники своих внуков", - говорит Игнасио Галиана из Института биологической инженерии Wyss в Гарвардском университете, который также участвует в этом проекте. ;"Они предпочитают оставаться дома, ;перестают заниматься спортом, потому что это для них утомительно. Потихоньку они уходят из этого мира. Нормальная ходьба, ;мы надеемся, остановит такого рода вещи.”

Мягкие экзокостюмы не надо носить все время. Их можно надеть на несколько часов, чтобы пациенты могли выйти из домов. Приборы должны также помогать в сеансах физиотерапии, направленных на восстановление способности ходить. ” Это новый инструмент, который значительно расширит и ускорит реабилитационную терапию для пациентов с инсультом", - говорит Уолш. "Пациентам больше не нужно с ужасом думать о поездках. Движение происходит естественным образом, как это было до того, как у них случился инсульт.”

Что касается сроков, Уолш предполагает, что его команда сможет вывести свои творения на рынок через три года. "Церебральный паралич, болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, старость: пациенты с любым из этих состояний могут использовать экзокостюм", - добавляет Уолш. "Когда мышцы больше не имеют достаточно сил, чтобы ходить, мягкие роботы смогут помочь людям.

По материалам

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Задать вопрос

Оставьте свое сообщение и контакты для связи.
Мы с вами обязательно свяжемся.