Suave, ligera ayuda para caminar biónica podría ser la segunda oportunidad para personas que han sufrido un accidente cerebrovascular

Impulsado por un traje robótico grueso, Iron Man puede saltar de los edificios y se elevan hacia el espacio. oro y titanio atuendo de superhéroe podría ser a su vez que hasta villanos, pero sería una exageración para pasar una mañana con los nietos. Para las personas que se están recuperando de un derrame cerebral y quieren volver a disfrutar de sus actividades favoritas, hay algo mejor: una suave, ligero, ayuda para caminar biónica que las correas de la pierna y se puede usar en cualquier parte.

Lou Awad y Terry Ellis, Profesores de fisioterapia en la Universidad de Boston. Colegio de Salud & Ciencias de la rehabilitación: Sargent Colegio, son parte del equipo detrás de la exosuit médica, un robot portátil que puede ayudar a las personas que han tenido un paseo del movimiento más rápido, más lejos, y de forma más segura. En lugar de titanio de Iron Man, que tiene envolturas respirables hechos de materiales patentados, cables finos, y una serie de pequeños motores que le ayudan a imitar los músculos y los tendones humanos.

La tecnología ya ha sido autorizada y un traje podría estar disponible comercialmente para su uso en clínicas en los próximos años. Eso sería un cambio de vida para miles. Todos los años, 795,000 Los estadounidenses tienen un accidente cerebrovascular, que evita que la sangre que fluye a partes del cerebro y puede dejar sobrevivientes con debilidad crónica o parálisis, girando a pie en una frustrante, incluso peligroso-tarea. por 15 a 35 por ciento de los sobrevivientes, aprender a caminar de forma independiente puede tomar más de seis meses. Muchos de los que aprender a caminar de nuevo no va a recuperar su antigua velocidad o estabilidad; de acuerdo a Stroke Connection revista, acerca de 40 por ciento de todos los supervivientes tienen una grave caída dentro de un año de su accidente cerebrovascular.

igualando la naturaleza

Para un robot, el exosuit es discreto, más el deporte de alta tecnología de refuerzo de la ciencia ficción cyborg; que pesa sólo alrededor 10 libras. Un sensor de caja de cerillas de tamaño se une al collar exterior del zapato cerca del tobillo, mientras que dos envolturas negras cubren la mayor parte de la pierna y la cintura. cables, similares a los utilizados para el control de frenos de bicicleta, ejecutar desde el interior del zapato del usuario para su pantorrilla y de la lengua del zapato a su shin. Motores-usa alrededor de la cintura y regulada por una unidad de ordenador cargado con algoritmos a aplicar fuerzas a través de los cables para ayudar al usuario a pie

“Las personas que han sufrido un ictus tienen problemas con la dorsiflexión, o aclaramiento de pie,”Dice Ellis; tienen una capacidad reducida para doblar el tobillo y levantar el pie. Cuando tratan de plantar su talón en el suelo para caminar, que en lugar de “arrastrar sus dedos del pie y el pie se ve atrapado.” El exosuit contrarresta esa cuestión, al retraer el cable conectado a la lengua del zapato, aplicación de una pequeña cantidad de fuerza para llevar los dedos de los pies. Cuando el usuario tiene que dar un paso adelante, los contratos de cable posteriores para asegurar su pie empuja fuera de la tierra, un movimiento llamado flexión plantar.

El exosuit tiene sus raíces en un robot blando diseñado para los militares por un equipo de la Biodesign laboratorio de Harvard en el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada Biológicamente en la Universidad de Harvard. Ese traje, desarrollado en colaboración con Kenneth Holt de Sargent, un emérito profesor asociado de la terapia física y el entrenamiento deportivo, está destinado a ayudar a los soldados y el personal de emergencia llevan cargas pesadas con el mínimo esfuerzo. Con un cable similar, envolver, y la combinación de motor, que trabaja en armonía con el cuerpo para ayudar a reducir la tensión asociada a cargar con paquetes fuertes. Mediante la aplicación de fuerzas de apoyo a que el tobillo y la cadera, el traje que todavía está en desarrollo reduce la cantidad de energía necesaria para llevar una carga equivalente a 30 por ciento del peso del cuerpo del usuario en torno 7 por ciento, de acuerdo a una estudio publicado en mayo 2016 Journal of neuroingeniería y Rehabilitación.

Sargent profesores de terapia física Terry Ellis (izquierda) y Lou Awad están desarrollando el exosuit médica para ayudar a la gente a volver a aprender a caminar después de un accidente cerebrovascular. Foto por Dana Smith

Para adaptar el traje para un propósito médico, Wyss invitó Ellis y Awad para unirse a su equipo de ingenieros, científicos de la computación, y desarrolladores de negocios. Que necesitaban “investigadores que están incrustados en el mundo clínico y trabajan con los pacientes,”Dice Ellis, director de la Centro de Neurorehabilitación BU. El primer gran reto fue de carácter práctico. El traje militar fue diseñado para personas en buena forma “que pueden manejar la gran cantidad de fuerza de” la exosuit aplica al cuerpo, dice Awad.

Para el traje para trabajar, el usuario tiene que ser capaz de soportar las fuerzas típicas nuestros músculos, tendones, y los huesos absorben cada día, así como los que la suma exosuit. Eso es un problema menor para un soldado atlético de lo que es para una persona mayor que ha sufrido un derrame cerebral.

En el desarrollo de la versión médica, El equipo comenzó la exploración de los textiles menos rígidas que las utilizadas para el traje militar. “Los primeros prototipos utilizan cincha de cinturón de seguridad,”Dice Awad, director de la Laboratorio BU Neuromotor recuperación; a diferencia de, el juego médico está hecho de “materiales compuestos que crean un seguro, respirable, y la interfaz con la pierna del usuario de forma ajustada.”Ellos hicieron otros cambios, también. A pesar de que el original se lleva en ambas piernas frente a una pierna del juego médico, sólo ayuda con el empuje fuera de los militares no tiene que preocuparse acerca de los soldados arrastrando sus dedos de los pies. “El objetivo con el traje militar es vencer a la naturaleza, romper esa barrera que la naturaleza proporcionado,”Dice Awad. “Con el exosuit médica, el objetivo es llevar a la gente de vuelta a donde estaban “.

Ambas versiones del traje tienen sensores que indican a la unidad de control de la computadora-Awad lo llama el cerebro cuando una persona está en su paso grande, por lo que puede entregar la cantidad correcta de fuerza para cada individuo. El cerebro es adaptativo, dice Awad, “Por lo que si una persona de repente empieza a caminar más rápido o cambia su cadencia, y reconoce que responde en consecuencia.”Con el tiempo, debería permitir que los usuarios naveguen terreno desigual, aunque las pruebas ha sido hasta ahora limitado al laboratorio.

Awad dice que el traje está en la marcha pensamiento es una de las características que lo diferencia de los demás en el desarrollo y una de las principales contribuciones del equipo Sargent. Al igual que los tejidos menos rígidas, los algoritmos conectados a la unidad de control del exosuit médica también ayudan a asegurar que no pone demasiada presión sobre el cuerpo del portador.

“Es un producto de una profunda comprensión de cómo la gente se mueve y cómo el movimiento va mal después de algo como un accidente cerebrovascular," él dice. “Que vino de nuestras conversaciones con el equipo de la biomecánica, Los ingenieros, enseñándoles cómo las personas con un movimiento de carrera; que no tenían esa experiencia “.

"DIOS MIO! Dios mio! Dios mio!”

El exosuit médica está a años luz de la alternativa actual para la rehabilitación después de un accidente cerebrovascular: la ortesis de pie tobillo, un artilugio torpe de plástico moldeado que ha estado en uso desde la década de 1980. La bota rígida corre por la pantorrilla y bajo el talón, la celebración de la pierna y el pie en un ángulo de 90 grados. Al mantener el tobillo bloqueado, la ortesis previene al usuario de tropezar sus dedos del pie y el disparo, “Sino porque tiene un ángulo de 90 grados rígido, no se puede empujar fuera, por lo que una especie de levantar la pierna y perder algunas de las características clave de una marcha normal,”Dice Ellis. El arranque permite a las personas obtener un grado de independencia, pero no consigue de nuevo a las actividades que les gustan. Y, Awad añade, que puede traer sus propias complicaciones. “Si tuviera un golpe a una edad temprana," él dice, “Los músculos que pueden no haber sido afectados directamente por la carrera van a sufrir.”

en las pruebas, algunos participantes que llevan el exosuit médica han sido capaces de recuperar sus casi velocidades de marcha pre-accidente cerebrovascular. En una sesión de pruebas exosuit, el usuario comenzó superando el fisioterapeuta seguimiento de su progreso. En otro, Awad observó como un participante comenzó a gritar, "DIOS MIO! Dios mio! Dios mio!”En la felicidad. "Ella me dijo, ‘Yo estaba pensando en mi lista de la compra; Nunca soy capaz de pensar en otra cosa que caminar, el siguiente paso en frente de mí, de lo contrario voy a caer”.

Uno de los objetivos futuros para los desarrolladores de la exosuit es mejorar los sensores de la ayuda para caminar biónico para ayudar a que mejor se adapten a las diferentes actividades. Foto por Rolex / Fred Merz

En una serie de presentaciones y artículos de revistas, los investigadores han cuantificado el impacto de la demanda. Encontraron los participantes empujados fuera de la tierra de manera más eficaz y utilizan menos energía, y que caminaban más rápido en distancias más largas. La investigación, que se inició con la financiación militar a través de la Proyecto DARPA Guerrero Web y también ha sido apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias, Instituto Wyss, Paulson Escuela de Harvard, y el Asociación Americana del Corazón, fue publicado en el julio 26, 2017, edición de Translational Medicine Ciencia. El investigador principal es Conor Walsh, profesor asociado de ciencias de la ingeniería y aplicadas en Harvard y un miembro de la facultad de núcleo en el Instituto Wyss.

Ellis no tiene la intención de reemplazar el traje fisioterapeutas en la rehabilitación del ictus. En lugar, que podría ser utilizado para ayudar a las personas aprender de nuevo caminando en el período inmediatamente posterior a un accidente cerebrovascular y les permiten practicar caminar en casa después de ser dado de alta.

"En este país, una vez que usted ha tenido un accidente cerebrovascular, después de unos tres meses, que haya terminado con toda la rehabilitación," ella dice. “Es un verdadero inconveniente, porque hay una gran cantidad de estudios que demuestran que la rehabilitación en las fases crónicas es muy eficaz y puede mejorar la función. Un terapeuta puede prescribir el exosuit con los parámetros de votos para cada individuo “.

El perfeccionamiento de la Ciencia

El equipo está llevando a cabo la financiación para investigar la mejor manera de utilizar el exosuit más allá del laboratorio y recientemente ganó una Institutos Nacionales de Salud conceder, otorgado a través de la Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano, para continuar el desarrollo de la tecnología. Se planea explorar otras aplicaciones, como la personalización de la demanda para ayudar a las personas con la enfermedad de Parkinson, esclerosis múltiple, y parálisis cerebral. Por ahora, aunque, el objetivo principal es conseguir el traje listo para las personas que han sufrido un accidente cerebrovascular. El exosuit médica en la actualidad sólo aumenta el tobillo, pero un nuevo proyecto con la Universidad de Harvard se centrará en un sistema que integra soporte para la rodilla y la cadera.

En un proyecto separado, financiado por una BU Clínica & subvención piloto Translational Science Institute, Awad está estudiando la manera de mejorar la forma de vestir dispositivos como exosuits sentido y ayudar al movimiento deteriorado. Él dice que los sensores de corriente son buenos en los datos de seguimiento como el ángulo de la articulación y la articulación de la velocidad la rapidez con la pierna se mueve, pero no tuvo el éxito en la determinación de la actividad asociada con ese movimiento: es el usuario caminar o marchar en el lugar, están dando vuelta o caminar en una línea recta? Con Roberto Tron, profesor asistente de la BU Facultad de Ingeniería, él está sistemas que podrían calcular tanto la exploración.

De acuerdo a reandamos Robótica, la empresa que ha licenciado la tecnología, la versión actual de la exosuit médica podría pendiente de la aprobación de la FDA-estar listo para enviar cuanto 2018. No va a ayudar a nadie sola vez en la estratosfera como Iron Man, pero podría dar un montón de abuelos la oportunidad de jugar de nuevo superhéroes.

Fuente: http://www.bu.edu, por Andrew Thurston