Вертикальная ходьба на двух ногах – определяющая черта человека, позволяющая ему очень эффективно передвигаться в окружающей среде. Все это может измениться в мгновение ока при инсульте. Примерно у 80% пациентов, перенесших инсульт, типично, что одна конечность теряет способность нормально функционировать – это клиническое явление, называемое гемипарезом. И даже пациенты, которые восстанавливают подвижность при ходьбе во время реабилитации, сохраняют аномалии походки, которые мешают им участвовать во многих видах деятельности, создают риск падений и, поскольку они ведут более сидячий образ жизни, могут привести к вторичным проблемам со здоровьем.
Пациенты, выздоравливающие после инсульта, разрабатывают компенсирующие стратегии ходьбы, чтобы справиться с их неспособностью очистить землю пораженной конечностью и "оттолкнуть" в щиколотке при движении вперед. Как правило, им приходится поднимать бедра (походы по бедрам) или двигать ногой по наружному кругу вперед (циркумдукция), а не по прямой во время ходьбы. Обычно для облегчения ходьбы назначают жесткие пластиковые скобы, надеваемые на лодыжку, но они не помогают преодолеть эти аномальные модели походки, и около 85% людей, перенесших инсульт, сохраняют элементы аномальной походки.
"Современные подходы к реабилитации не работают и не восстанавливают подвижность, необходимую для нормальной жизни," сказал Эллис, доктор философии.D., п.Т., N.C.S., Директор Центра нейрореабилитации Колледжа здоровья БЮ & Реабилитационные науки: Колледж Сарджента и доцент BU. В новом исследовании команда спросила, будет ли положительное влияние экзокостюма на механику походки и расход энергии во время ходьбы, которое они наблюдали у здоровых людей, также наблюдаться у пациентов после инсульта, которые были набраны и включены в исследование с помощью Института Висса. Группа клинических исследований.
Экзокостюмы прикрепляются к пораженной конечности пациента с гемипаретическим инсультом с помощью функциональной одежды, и они обеспечивают восстанавливающие походку силы на голеностопный сустав путем передачи механической энергии через кабельную передачу от приводов с батарейным питанием, которые интегрированы в бедренный ремень или внешняя тележка, расположенная рядом с беговой дорожкой. "Действительно, в экспериментах на беговой дорожке мы обнаружили, что экзокостюм с электроприводом улучшил ходьбу 7 пациентов, перенесших инсульт, помогая им отрывать землю и отталкиваться от лодыжки, тем самым создавая более сильное движение вперед," сказал Джехён Бэ, соавтор исследования и аспирант SEAS. Интересно, что команда также наблюдала снижение функциональной асимметрии между паретичными и непаретичными конечностями участников и обнаружила, что помощь экзокостюма позволяет им ходить более эффективно.
Поскольку механика и динамика ходьбы различаются между управляемой ходьбой на беговой дорожке и ходьбой по земле дома или в общественных местах, команда продолжила оценку преимуществ экзокостюма в эксперименте по наземной ходьбе. "Было очень обнадеживающе видеть, что свободный экзокостюм также может способствовать более нормальному поведению при ходьбе по земле. Это ключевой шаг на пути к разработке экзокостюмов в качестве реабилитационных устройств для пациентов, которые могут использоваться вне клиники и в своей обычной жизни," сказал Лу Авад, P.Т., D.п.Т., Ph.D., другой соавтор исследования, который на момент исследования был научным сотрудником с докторской степенью с Уолшем и с тех пор стал ассоциированным преподавателем в Институте Висса и доцентом Колледжа здоровья и реабилитации BU: Sargent College.
В текущих и будущих исследованиях команда стремится и дальше персонализировать помощь экзокостюма при определенных аномалиях походки, исследовать помощь в других суставах, таких как бедро и колено, и оценивать долгосрочные терапевтические эффекты своей технологии. В дополнение к этому исследованию, сотрудник Wyss Institute Кэтлин О’Доннелл вместе с промышленным партнером ReWalk Robotics возглавляет усилия Wyss Institute по внедрению технологии в клинику.
"В идеальном будущем пациенты, перенесшие инсульт, с самого начала будут носить гибкие регулируемые экзокостюмы, чтобы предотвратить развитие неэффективной походки," сказал Эллис.
Автором исследования также является Кеннет Холт, доктор философии.D., п.Т., Доцент Колледжа здоровья BU & Реабилитационные науки: Колледж Сарджента, бывшие и нынешние члены команды Уолша Стефано Де Росси, доктор философии.D., Лизет Слот, доктор философии.D., Павел Кудзия и Стивен Аллен, а также Кэти Хендрон, П.Т., D.п.Т., N.C.S., кто работал в группе Эллиса в BU.
"Это исследование дает представление о новом будущем, в котором большая часть ухода за пациентами будет осуществляться дома с помощью дружелюбных к человеку роботов, которые совсем не похожи на роботов, которых мы видим на телевидении и в фильмах. Этот экзокостюм больше похож на спортивную одежду, чем на R2D2, но при этом он одинаково программируется и выполняет задания по команде; однако экзокостюм легкий, гибкий, практически незаметный для окружающих и индивидуализируется для каждого пациента. Мы надеемся, что вскоре он войдет в клиническое использование, где, несомненно, сможет изменить жизнь пациентов, перенесших инсульт, к лучшему," сказал директор-основатель Wyss Institute Дональд Ингбер, M.D., Ph.D., который также является профессором биологии сосудов Гарвардской медицинской школы (HMS) и программы сосудистой биологии в Бостонской детской больнице Джуды Фолкман, а также профессором биоинженерии в SEAS.