Более 80% людей, перенесших инсульт, испытывают трудности с ходьбой, что существенно влияет на их повседневную жизнь, независимость и общее качество жизни. Теперь новое исследование Массачусетского университета в Амхерсте расширяет возможности восстановления после инсульта с помощью уникального роботизированного экзоскелета бедра, разработанного в качестве тренировочного инструмента для улучшения функции ходьбы.
Это открывает возможность появления новых методов лечения, которые более доступны и легче переносятся из практики в повседневную жизнь по сравнению с нынешними методами реабилитации.
После инсульта люди часто испытывают асимметрию ходьбы, когда один шаг короче другого. Исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering , показывает, что роботизированный экзоскелет тазобедренного сустава может эффективно обучать людей изменению асимметрии ходьбы, представляя многообещающее направление реабилитации после инсульта.
Подход, используемый роботизированным экзоскелетом, вдохновлен беговыми дорожками с разделенными ремнями, которые представляют собой специализированные машины с двумя расположенными рядом лентами, движущимися с разной скоростью. Предыдущие исследования показали, что повторные тренировки на беговой дорожке с разделенными ремнями могут уменьшить асимметрию ходьбы у пациентов, перенесших инсульт.
Воутер Хугкамер, доцент кафедры кинезиологии и автор статьи, последние десять лет изучал беговые дорожки с разделенными ремнями. «Тренировка на беговой дорожке с разделенными ремнями предназначена для того, чтобы усилить асимметрию ходьбы пациента, перенесшего инсульт, путем проведения ремней под каждой ногой с разной скоростью. Со временем нервная система адаптируется, так что, когда ремни установлены на одну и ту же скорость, они ходят более симметрично. ."
К сожалению, преимущества, получаемые от методов тренировок на беговой дорожке, ограничены. «То, что изучается на беговой дорожке, не полностью переносится в наземный контекст», — говорит Бану Абдикадирова, докторант в области машиностроения и промышленной инженерии и ведущий автор исследования. «Это потому, что ходьба по беговой дорожке — это не то же самое, что ходьба по земле».
«Конечная цель реабилитации походки — не улучшить ходьбу на беговой дорожке, а улучшить двигательную функцию на поверхности тела», — говорит Меган Хубер, доцент кафедры машиностроения и промышленного проектирования и старший автор статьи. «Имея это в виду, мы стремимся разработать методы реабилитации походки, которые приводят к функциональным улучшениям в реальных условиях».
Демонстрация роботизированного экзоскелета бедра, разработанного Лабораторией систем роботов человека (HRSL) Массачусетского университета в Амхерсте. Фото: Меган Хубер, Массачусетский университет в Амхерсте.
Руководствуясь этой мотивацией, команда Массачусетского университета искала новый способ усилить асимметрию ходьбы без беговой дорожки.
Это исследование, подтверждающее концепцию, показало, что применение сил сопротивления к одному тазобедренному суставу и вспомогательных сил к другому с помощью экзоскелета имитирует эффекты тренировки на беговой дорожке с разделенным поясом у неврологически интактных людей.
Теперь, когда исследовательская группа доказала, что экзоскелет может изменить асимметрию походки, они стремятся перенести свои исследования в наземные контексты, которые больше похожи на реальный мир.
«Поскольку наш экзоскелет портативен, его можно использовать во время ходьбы по земле», — говорит Марк Прайс, постдокторант в области машиностроения, промышленного машиностроения и кинезиологии и автор статьи. «Мы можем опираться на успехи тренировок на беговой дорожке с разделенными ремнями с помощью этого устройства, чтобы повысить доступность тренировки ходьбы и улучшить перенос преимуществ тренировок в повседневную ходьбу».
Исследователи также планируют расширить свою работу, измеряя нейронные изменения, вызванные ходьбой с экзоскелетом, и проверяя 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, переживших хронический инсульт , предлагая доступный способ увеличить время тренировок, что имеет решающее значение для улучшения ходьбы. Его также можно использовать во время раннего вмешательства в больницах для улучшения функциональных результатов».
Роботизированный экзоскелет бедра — это лишь одно из инновационных устройств, предназначенных для изучения и улучшения функции походки, разработанных совместной командой студентов, аспирантов и постдокторантов из Лаборатории систем роботов человека под руководством Хубера и Лаборатории интегративной локомоции. под руководством Хугкамера.
«Вдохновляюще наблюдать за инновациями, которые возникают, когда люди из разных слоев общества объединяются ради общей миссии», — говорит Хубер. «Только благодаря такого рода междисциплинарным исследованиям мы можем разработать технологии, которые могут оказать существенное влияние на жизнь людей».
