Morbido, Il leggero ausilio per la deambulazione Bionic potrebbe essere la seconda possibilità per le persone che hanno avuto un ictus

Alimentato da una grossa tuta robotica, Iron Man può saltare dagli edifici e librarsi nello spazio. L'abbigliamento in oro e titanio del supereroe potrebbe sembrare fantastico quando si eliminano i cattivi, ma sarebbe eccessivo passare una mattinata con i nipoti. Per le persone che si stanno riprendendo da un ictus e vogliono tornare a godersi le loro attività preferite, c'è qualcosa di meglio: un morbido, leggero, ausilio per la deambulazione bionico che si fissa alla gamba e può essere indossato ovunque.

Lou Awad e Terry Ellis, professori di fisioterapia alla Boston University Collegio di salute & Scienze della riabilitazione: Collegio Sargent, fanno parte della squadra dietro la tuta medica, un robot indossabile che può aiutare le persone che hanno avuto un ictus a camminare più velocemente, più lontano, e più sicuro. Invece del titanio di Iron Man, ha impacchi traspiranti realizzati con materiali proprietari, cavi sottili, e una serie di piccoli motori che lo aiutano a imitare i muscoli e i tendini umani.

La tecnologia è già stata concessa in licenza e una tuta potrebbe essere disponibile in commercio per l'uso nelle cliniche nei prossimi anni. Sarebbe cambiare la vita per migliaia di persone. Ogni anno, 795,000 Gli americani hanno un ictus, che impedisce al sangue di fluire in parti del cervello e può lasciare i sopravvissuti con debolezza cronica o paralisi, trasformarsi in un lavoro frustrante, persino pericoloso. Per 15 a 35 per cento dei sopravvissuti, imparare a camminare in modo indipendente può richiedere più di sei mesi. Molti di coloro che imparano a camminare di nuovo non riguadagneranno la velocità o la stabilità precedenti; secondo Collegamento del tratto rivista, di 40 la percentuale di tutti i sopravvissuti ha una grave caduta entro un anno dall'ictus.

Uguagliare la Natura

Per un robot, l'esosuit è sottovalutato, più tutore sportivo high-tech che cyborg fantascientifico; pesa solo circa 10 sterline. Un sensore delle dimensioni di una scatola di fiammiferi si attacca al colletto esterno della scarpa vicino alla caviglia, mentre due fasce nere coprono gran parte della parte inferiore della gamba e della vita. Cavi, simili a quelli usati per controllare i freni delle biciclette, corri dall'interno della scarpa di chi la indossa al polpaccio e dalla lingua della scarpa allo stinco. I motori, indossati intorno alla vita e regolati da un'unità computer caricata con algoritmi, applicano forze attraverso i cavi per aiutare chi li indossa a camminare

“Le persone che hanno avuto un ictus hanno problemi con la dorsiflessione, o spazio per i piedi," dice Ellis; hanno una ridotta capacità di piegare la caviglia e sollevare il piede. Quando cercano di piantare il tallone a terra per camminare, invece "trascinano le dita dei piedi e il loro piede viene catturato". L'esosuit contrasta questo problema ritraendo il cavo attaccato alla linguetta della scarpa, applicando una piccola quantità di forza per sollevare le dita dei piedi. Quando chi lo indossa ha bisogno di fare un passo avanti, il cavo posteriore si contrae per garantire che il piede si sollevi da terra, un movimento chiamato flessione plantare.

L'exosuit affonda le sue radici in un robot morbido progettato per i militari da una squadra del Laboratorio di biodesign di Harvard al Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering all'Università di Harvard. Quel vestito, sviluppato in collaborazione con Kenneth Holt di Sargent, professore associato emerito di fisioterapia e preparazione atletica, ha lo scopo di aiutare i soldati e il personale di emergenza a trasportare carichi pesanti con il minimo sforzo. Con un cavo simile, avvolgere, e combinazione motoria, lavora in armonia con il corpo per aiutare a ridurre lo sforzo associato al trascinamento di pacchi pesanti. Applicando forze di assistenza alla caviglia e all'anca, la tuta, ancora in fase di sviluppo, riduce la quantità di energia necessaria per trasportare un carico equivalente 30 per cento del peso corporeo di chi lo indossa di circa 7 per cento, secondo a studio pubblicato a maggio 2016 Giornale di neuroingegneria e riabilitazione.

I professori di fisioterapia Sargent Terry Ellis (sinistra) e Lou Awad stanno sviluppando la tuta medica per aiutare le persone a imparare di nuovo a camminare dopo un ictus. Foto di Dana Smith

Per adattare la tuta a uno scopo medico, Wyss ha invitato Ellis e Awad a unirsi al suo team di ingegneri, informatici, e sviluppatori di business. Avevano bisogno di “ricercatori che siano radicati nel mondo clinico e lavorino con i pazienti," dice Ellis, direttore del BU Centro di Neuroriabilitazione. La prima grande sfida è stata pratica. La tuta militare è stata progettata per "individui in forma che possono sopportare l'elevata quantità di forza" che l'esosuit applica al corpo, dice Awad.

Perché la tuta funzioni, chi lo indossa deve essere in grado di sopportare le forze tipiche dei nostri muscoli, tendini, e le ossa assorbono ogni giorno, così come quelli che aggiunge l'exosuit. Questo è meno un problema per un soldato atletico che per un anziano che ha subito un ictus.

Durante lo sviluppo della versione medica, il team ha iniziato esplorando tessuti meno rigidi di quelli utilizzati per la tuta militare. “I primi prototipi utilizzavano le cinghie delle cinture di sicurezza," dice Awad, direttore del BU Laboratorio di Recupero Neuromotorio; in contrasto, la tuta medica è realizzata con “materiali compositi che creano una protezione, traspirante, e un'interfaccia aderente con la gamba di chi lo indossa. Hanno apportato altre modifiche, pure. Sebbene l'originale sia indossato su entrambe le gambe rispetto a una gamba della tuta medica, aiuta solo con la spinta: i militari non devono preoccuparsi che i soldati si trascinino le dita dei piedi. “L'obiettivo con la tuta militare è battere la natura, rompere quella barriera che la natura ha fornito," dice Awad. «Con la tuta medica, l'obiettivo è riportare le persone dove erano".

Entrambe le versioni della tuta hanno sensori che indicano all'unità di controllo del computer - Awad lo chiama cervello - dove una persona è nel loro passo, quindi può fornire la giusta quantità di forza per ogni individuo. Il cervello è adattivo, dice Awad, “quindi se una persona inizia improvvisamente a camminare più velocemente o cambia la propria cadenza, lo riconosce e risponde di conseguenza”. Alla fine dovrebbe consentire a chi lo indossa di navigare su terreni irregolari, sebbene i test siano stati finora limitati al laboratorio.

Awad afferma che il pensiero al volo della tuta è una delle caratteristiche che lo distingue dagli altri in fase di sviluppo e uno dei principali contributi del team Sargent. Come i tessuti meno rigidi, gli algoritmi collegati all'unità di controllo della tuta medica aiutano anche a garantire che non eserciti troppa pressione sul corpo di chi lo indossa.

“È il prodotto di una profonda comprensione di come le persone si muovono e di come il movimento va storto dopo qualcosa come un ictus," lui dice. “Ciò è venuto dalle nostre discussioni con il team di biomeccanica, gli ingegneri, insegnando loro come si muovono le persone con un ictus; non avevano quell'esperienza".

"OH MIO DIO! Oh mio Dio! Oh mio Dio!”

La tuta medica è anni luce avanti rispetto all'attuale alternativa per la riabilitazione dopo un ictus: l'ortesi caviglia-piede, un aggeggio sgraziato di plastica modellata che è stato utilizzato dall'inizio degli anni '80. Lo stivale rigido scorre lungo il polpaccio e sotto il tallone, tenendo la gamba e il piede ad un angolo di 90 gradi. Tenendo la caviglia bloccata, l'ortesi impedisce a chi lo indossa di mozzare le dita dei piedi e inciampare, “ma perché hai un angolo rigido di 90 gradi, non puoi spingere, quindi sollevi la gamba e perdi alcune delle caratteristiche chiave di un'andatura normale," dice Ellis. Lo stivale consente alle persone di ottenere un certo grado di indipendenza, ma non li riporta alle attività che amano. E, Aggiunge Awad, può portare le sue stesse complicazioni. “Se hai avuto un ictus in giovane età," lui dice, "i muscoli che potrebbero non essere stati direttamente colpiti dall'ictus ne risentiranno".

In prova, alcuni partecipanti che indossavano la tuta medica sono stati in grado di riguadagnare quasi le velocità di camminata pre-ictus. In una sessione di test su esosuit, l'utente ha iniziato a superare il fisioterapista monitorando i suoi progressi. In un altro, Awad osservò un partecipante che iniziava a gridare, "OH MIO DIO! Oh mio Dio! Oh mio Dio!” nella felicità. "Lei mi ha detto, «Stavo pensando alla mia lista della spesa; Non riesco mai a pensare a nient'altro che a camminare, il prossimo passo davanti a me, altrimenti cadrò.'”

Uno degli obiettivi futuri per gli sviluppatori dell'exosuit è migliorare i sensori dell'ausilio per la deambulazione bionico per aiutarlo ad adattarsi meglio alle diverse attività. Foto di Rolex/Fred Merz

In una serie di presentazioni e articoli di giornale, i ricercatori hanno quantificato l'impatto della tuta. Hanno scoperto che i partecipanti si allontanavano da terra in modo più efficace e consumavano meno energia, e che camminavano più velocemente su lunghe distanze. La ricerca, che iniziò con finanziamenti militari attraverso il Progetto Web DARPA Warrior ed è stato anche sostenuto dalla National Science Foundation, Istituto Wyss, Scuola Paulson di Harvard, e il Una bevanda energetica è sufficiente per aumentare il rischio di infarto, è stato pubblicato nel luglio 26, 2017, edizione di Scienza Medicina traslazionale. L'investigatore principale è Conor Walsh, professore associato di ingegneria e scienze applicate ad Harvard e membro della facoltà principale del Wyss Institute.

Ellis non intende che la tuta sostituisca i fisioterapisti nella riabilitazione dell'ictus. Anziché, potrebbe essere utilizzato per aiutare le persone a reimparare a camminare subito dopo un ictus e consentire loro di esercitarsi a camminare a casa dopo essere state dimesse.

"In questo paese, una volta che hai avuto un ictus, dopo circa tre mesi, hai finito con tutta la riabilitazione,PERCHÉ I FUNGHI GOVERNANO IL MONDO. “È un vero inconveniente perché ci sono molti studi che dimostrano che la riabilitazione nelle fasi croniche è molto efficace e può migliorare la funzionalità. Un terapeuta potrebbe prescrivere l'exosuit con parametri utili per ogni individuo".

Perfezionamento della scienza

Il team sta cercando finanziamenti per indagare su come utilizzare al meglio l'exosuit al di fuori del laboratorio e recentemente ha vinto a Istituto Nazionale della Salute concessione, assegnato tramite il Istituto nazionale per la salute dei bambini e lo sviluppo umano, per continuare a sviluppare la tecnologia. Prevede di esplorare altre applicazioni, come personalizzare la tuta per aiutare le persone con il morbo di Parkinson, sclerosi multipla, e paralisi cerebrale. Per adesso, anche se, l'obiettivo principale è preparare la tuta per le persone che hanno avuto un ictus. La tuta medica attualmente aumenta solo la caviglia, ma un nuovo progetto con Harvard si concentrerà su un sistema che integri il supporto per ginocchio e anca.

In un progetto separato, finanziato da una BU Clinica & Borsa pilota del Translational Science Institute, Awad sta studiando modi per migliorare il modo in cui i dispositivi indossabili come le tute esotiche percepiscono e assistono i movimenti alterati. Dice che i sensori attuali sono bravi a tracciare dati come l'angolo articolare e la velocità articolare, la velocità con cui si muove la gamba, ma non altrettanto efficaci nel determinare l'attività associata a quel movimento: è l'utente che cammina o marcia sul posto, stanno girando o camminando in linea retta? Con Roberto Tron, un assistente professore presso BU Collegio di Ingegneria, sta esplorando sistemi che potrebbero calcolare entrambi.

Secondo ReWalk Robotica, l'azienda che ha concesso in licenza la tecnologia, l'attuale versione della tuta medica potrebbe, in attesa dell'approvazione della FDA, essere pronta per la spedizione non appena 2018. Non aiuterà nessuno a piombare nella stratosfera come Iron Man, ma potrebbe dare a molti nonni la possibilità di interpretare di nuovo i supereroi.

fonte: http://Talbot ammette di essere stata lenta ad abbracciare il fascino dei funghi, di Andrea Thurston