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Doux, légère aide à la marche Bionic pourrait être la deuxième chance pour les personnes qui ont eu un accident vasculaire cérébral

Propulsé par un costume robotique trapu, Iron Man peut sauter des bâtiments et monter en flèche dans l'espace. l'or et le titane getup Le super-héros peut paraître grand lors de la prise vers le bas les méchants, mais ce serait trop pour passer une matinée avec les petits-enfants. Pour les personnes qui se remettent d'un accident vasculaire cérébral et veulent revenir à profiter de leurs activités préférées, il y a quelque chose de mieux: un doux, poids léger, aide à la marche bionique sangles à la jambe et peut être porté partout.

Lou Awad et Terry Ellis, professeurs de physiothérapie à l'Université de Boston Collège de la Santé & sciences de la réadaptation: Sargent College, font partie de l'équipe derrière la exosuit médicale, un robot portable qui peut aider les gens qui ont eu une promenade de course plus rapide, plus loin, et de manière plus sûre. Au lieu de titane Iron Man, il a des enveloppes perméables à l'air fabriqués à partir de matériaux exclusifs, minces câbles, et une série de petits moteurs qui l'aident à mimer les muscles et les tendons humains.

La technologie a déjà été autorisé et un costume pourrait être disponible dans le commerce pour une utilisation dans les cliniques au cours des prochaines années. Ce serait changer la vie pour des milliers. Chaque année, 795,000 Les Américains ont un accident vasculaire cérébral, qui arrête le sang qui coule dans des régions du cerveau et peut laisser des survivants présentant une faiblesse ou une paralysie chronique, tournant dans la marche frustrant, même dangereux, corvée. Pour 15 à 35 pour cent des survivants, apprendre à marcher peut indépendamment prendre plus de six mois. Beaucoup de ceux qui apprennent à marcher ne regagneront pas leur ancienne vitesse ou la stabilité; selon Connexion Stroke magazine, sur 40 pour cent de tous les survivants ont une grave chute dans l'année de leur course.

Nature Equalling

Pour un robot, le exosuit est sous-estimée, plus de sport croisillon de haute technologie que la science-fiction cyborg; il pèse seulement 10 livres sterling. Un capteur de boîte d'allumettes de taille fixe à la collerette à l'extérieur de la chaussure près de la cheville, tandis que deux enveloppes noires couvrent la majeure partie de la jambe inférieure et la taille. câbles, similaires à ceux utilisés pour commander des freins de bicyclettes, courir à l'intérieur de leur mollet et de la langue de la chaussure à leur tibia chaussure de l'utilisateur. Motors-porté autour de la taille et réglée par une unité informatique chargé d'algorithmes appliquer des forces à travers les câbles pour aider la promenade du porteur

« Les gens qui ont eu un accident vasculaire cérébral ont des problèmes avec dorsiflexion, ou la clairance de pied,», Dit Ellis; ils ont une capacité réduite à plier la cheville et relever le pied. Quand ils essaient de planter leur talon sur le sol pour marcher, ils à la place « glisser leurs orteils et le pied se coince. » Le exosuit contrecarre cette question en retirant le câble attaché à la langue de la chaussure, l'application d'une petite quantité de force pour amener les orteils vers le haut. Lorsque l'utilisateur a besoin de prendre un pas en avant, les contrats de câble arrière pour assurer leur pied pousse sur le sol, un mouvement appelé flexion plantaire.

Le exosuit trouve ses racines dans un robot souple conçu pour l'armée par une équipe au Harvard Biodesign Lab au Institut Wyss pour Biologiquement génie inspiré à l'Université Harvard. ce costume, développé en collaboration avec Kenneth Holt Sargent, professeur agrégé émérite de physiothérapie et d'entraînement sportif, est destiné à aider les soldats et le personnel d'urgence transportant de lourdes charges avec un minimum d'effort. Avec un câble similaire, emballage, et la combinaison du moteur, il travaille en harmonie avec le corps pour aider à réduire la pression associée à trimballer paquets lourdes. En appliquant les forces d'assistance à la cheville et de la hanche, le costume qui est encore en développement réduit la quantité d'énergie nécessaire pour porter une charge équivalente à 30 pour cent du poids du corps d'un porteur de l'ordre de 7 pour cent, selon un étude publiée en mai 2016 Journal of neuroingénierie et de réadaptation.

Sargent professeurs de physiothérapie Terry Ellis (la gauche) et Lou Awad développent le exosuit médical pour aider les gens à réapprendre à marcher après un accident vasculaire cérébral. Photo de Dana Smith

Pour adapter le costume à un usage médical, Wyss a invité Ellis et Awad à se joindre à son équipe d'ingénieurs, informaticiens, et les développeurs d'affaires. Ils avaient besoin « chercheurs qui sont intégrés dans le monde clinique et travaillent avec les patients,», Dit Ellis, directeur du BU Centre pour Neurorehabilitation. Le premier défi majeur était une pratique. Le costume militaire a été conçu pour « ajustement des personnes qui peuvent gérer la grande quantité de force » le exosuit applique au corps, dit Awad.

Pour le costume de travail, l'utilisateur doit pouvoir supporter les forces typiques nos muscles, tendons, et les os absorbent tous les jours, ainsi que ceux de la exosuit ajoute. C'est moins un problème pour un soldat de sport que pour une personne âgée qui a subi un accident vasculaire cérébral.

Lors du développement de la version médicale, l'équipe a commencé par explorer les textiles moins rigides que celles utilisées pour le costume militaire. « Les premiers prototypes utilisés sangle de ceinture de sécurité,» Dit Awad, directeur du BU Neuromotor Laboratoire de récupération; en revanche, le costume médical est fait de « matériaux composites qui créent une sécurité, perméable à l'air, et une interface forme avec la jambe du porteur. » Ils ont fait d'autres changements, aussi. Bien que l'original est porté sur les deux jambes par rapport à une jambe du costume médical, il aide seulement avec la poussée hors de l'armée n'a pas à se soucier de soldats traînant leurs orteils. « Le but avec le costume militaire est de battre la nature, briser cette barrière qui a fourni la nature,» Dit Awad. « Avec la exosuit médicale, l'objectif est de ramener les gens là où ils étaient « .

Les deux versions du costume ont des capteurs qui indiquent le contrôle de l'ordinateur unité Awad appelle le cerveau, où une personne est dans leur foulée, il peut fournir la bonne quantité de la force pour chaque individu. Le cerveau est adaptatif, dit Awad, « Donc, si une personne commence soudainement à marcher plus vite ou modifie leur cadence, il reconnaît que et répond en conséquence. » Il devrait permettre à terme porteurs de naviguer terrain accidenté, même si les tests ont jusqu'à présent été limité au laboratoire.

Awad dit que le costume est sur la volée la pensée est l'une des caractéristiques qui la distingue des autres dans le développement et l'une des contributions majeures de l'équipe Sargent. Comme les tissus moins rigides, les algorithmes branchés sur la unité de commande de exosuit médicale contribuent également à assurer qu'il ne met pas trop de pression sur le corps du porteur.

« Il est un produit d'une compréhension profonde de la façon dont les gens se déplacent et comment le mouvement se dérègle après quelque chose comme un accident vasculaire cérébral," il dit. « Cela est venu de nos discussions avec l'équipe biomécaniques, les ingénieurs, leur enseigner comment les gens avec un mouvement de course; ils ne disposaient pas de cette expérience « .

"OMG! OMG! OMG!»

La exosuit médicale est à des années lumière de l'alternative actuelle pour la réadaptation après un AVC: le pied de la cheville Orthèse, un engin contondant plastique moulé qui a été utilisé depuis le début des années 1980. La botte raide descend le mollet et sous le talon, en maintenant la jambe et le pied selon un angle de 90 degrés. En gardant la cheville de verrouillage, l'orthèse empêche le porteur de cogner les orteils et de déclenchement, « Mais parce que vous avez un angle de 90 degrés rigide, vous ne pouvez pas pousser, de sorte que vous soulevez un peu la jambe et perdre quelques-unes des principales caractéristiques d'une démarche normale,», Dit Ellis. La botte permet aux gens d'acquérir une certaine indépendance, mais il ne les récupère pas aux activités qu'ils aiment. Et, Awad ajoute, il peut apporter ses propres complications. « Si vous avez eu un accident vasculaire cérébral à un jeune âge," il dit, « Les muscles qui peuvent ne pas avoir été directement touchés par la course vont souffrir. »

dans les essais, certains participants portant le exosuit médicale ont pu retrouver près de leur vitesse de marche avant course. Lors d'une séance d'essais de exosuit, l'utilisateur a commencé le kinésithérapeute surpassant le suivi de ses progrès. En autre, Awad a regardé en tant que participant a commencé à crier, "OMG! OMG! OMG!» Dans le bonheur. "Elle m'a dit, « Je pensais à ma liste d'épicerie; Je ne suis jamais en mesure de penser à autre chose que la marche, l'étape suivante devant moi, sinon je vais tomber. »

L'un des objectifs futurs pour les développeurs du exosuit est d'améliorer les capteurs de l'aide à pied bionique pour l'aider à mieux adapter à différentes activités. Photo Rolex / Fred Merz

Dans une série de présentations et articles de revues, les chercheurs ont quantifié l'impact de la combinaison. Ils ont trouvé les participants ont poussé hors du sol de manière plus efficace et utilisé moins d'énergie, et qu'ils marchaient plus vite sur des distances plus longues. La recherche, qui a commencé avec le financement militaire à travers la Projet Web DARPA Guerrier et a également été soutenu par la National Science Foundation, Institut Wyss, Harvard Paulson école, et le American Heart Association, a été publié dans le juillet 26, 2017, édition Science Translational Medicine. Le chercheur principal est Conor Walsh, professeur agrégé de sciences de l'ingénieur et appliquées à Harvard et membre du corps professoral de base à l'Institut Wyss.

Ellis n'a pas l'intention pour le costume pour remplacer les physiothérapeutes dans la réadaptation des accidents vasculaires cérébraux. Au lieu, il pourrait être utilisé pour aider les gens à réapprendre la marche à la suite immédiate d'un accident vasculaire cérébral et leur permettre de pratiquer la marche à la maison après avoir été libéré.

"Dans ce pays, une fois que vous avez eu un accident vasculaire cérébral, après environ trois mois, vous avez terminé avec toute la cure de désintoxication," elle dit. «C'est un inconvénient parce qu'il ya beaucoup d'études qui montrent que la réadaptation dans les phases chroniques est très efficace et peut améliorer la fonction. Un thérapeute peut prescrire le exosuit avec des paramètres utiles pour chaque individu « .

Affinent les connaissances scientifiques

L'équipe poursuit un financement pour étudier la meilleure façon d'utiliser le exosuit au-delà du laboratoire et a récemment remporté un National Institutes of Health subvention, décerné par la Institut national de la santé de l'enfant et du développement humain, de continuer à développer la technologie. Il prévoit d'explorer d'autres applications, comme la personnalisation du costume pour aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, sclérose en plaque, et une infirmité motrice cérébrale. Pour l'instant, bien que, le principal objectif est d'obtenir le costume prêt pour les personnes qui ont eu un accident vasculaire cérébral. La exosuit médicale augmente actuellement que la cheville, mais un nouveau projet avec Harvard mettra l'accent sur un système qui intègre le support pour le genou et la hanche.

Dans un autre projet, financé par une clinique BU & Translationnelle Institut des sciences subvention pilote, Awad est en train d'étudier les moyens d'améliorer la façon dont les appareils portables comme exosuits sens et aider le mouvement avec facultés affaiblies. Il dit que les capteurs de courant sont bonnes à des données de suivi comme angle d'articulation et la vitesse-faire joint rapidement la jambe se déplace, mais pas aussi bien réussi à déterminer l'activité associée à ce mouvement: est la marche utilisateur ou marcher en place, sont-ils tournent ou marcher en ligne droite? Avec Roberto Tron, professeur adjoint à BU College of Engineering, il explore les systèmes qui pourraient calculer à la fois.

Selon ReWalk Robotics, la société qui a autorisé la technologie, la version actuelle du exosuit médicale pourrait en instance d'approbation FDA-être prêt pour l'expédition dès 2018. Il ne va pas aider tout le monde dans la stratosphère swoop comme Iron Man, mais il pourrait donner beaucoup de grands-parents la chance de jouer à nouveau superhéros.


La source: http://www.bu.edu, par

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