Laini, nyepesi Bionic kutembea misaada inaweza kuwa nafasi ya pili kwa watu ambao wamekuwa na kiharusi

Inaendeshwa na suti ndogo ya roboti, Iron Man anaweza kuruka kutoka kwa majengo na kupaa angani. Kuamka kwa dhahabu na titani kwa shujaa huyo kunaweza kuonekana vizuri wakati wa kuwaangamiza wabaya, lakini itakuwa kazi kupita kiasi kwa kutumia asubuhi na wajukuu. Kwa watu wanaopata nafuu kutokana na kiharusi na wanataka kurejea kufurahia shughuli zao wanazozipenda, kuna kitu bora zaidi: laini, nyepesi, msaada wa kutembea wa bionic ambao hufunga kwenye mguu na unaweza kuvikwa popote.

Lou Awad na Terry Ellis, maprofesa wa tiba ya mwili katika Chuo Kikuu cha Boston Chuo cha Afya & Sayansi ya Urekebishaji: Chuo cha Sargent, ni sehemu ya timu nyuma ya exosuit ya matibabu, roboti inayoweza kuvaliwa ambayo inaweza kusaidia watu ambao wamepigwa na kiharusi kutembea haraka, mbali, na kwa usalama zaidi. Badala ya titani ya Iron Man, ina vifuniko vya kupumua vilivyotengenezwa kutoka kwa nyenzo za umiliki, nyaya nyembamba, na mfululizo wa motors ndogo zinazosaidia kuiga misuli ya binadamu na tendons.

Teknolojia hiyo tayari imepewa leseni na suti inaweza kupatikana kibiashara kwa matumizi katika kliniki ndani ya miaka michache ijayo. Hiyo inaweza kubadilisha maisha kwa maelfu. Kila mwaka, 795,000 Wamarekani wana kiharusi, ambayo huzuia mtiririko wa damu kwenye sehemu za ubongo na inaweza kuwaacha waathirika na udhaifu wa kudumu au kupooza, kugeuza kutembea kuwa kazi ya kufadhaisha—hata hatari—kazi ngumu. Kwa maana 15 kwa 35 asilimia ya walionusurika, kujifunza kutembea kwa kujitegemea kunaweza kuchukua zaidi ya miezi sita. Wengi wa wale ambao hujifunza kutembea tena hawatapata tena kasi yao ya zamani au utulivu; kulingana na Muunganisho wa Kiharusi gazeti, kuhusu 40 asilimia ya waathirika wote wana anguko kubwa ndani ya mwaka mmoja baada ya kiharusi.

Usawa wa asili

Kwa roboti, exosuit ni understated, brace ya michezo ya hali ya juu kuliko sci-fi cyborg; ina uzito tu kuhusu 10 pauni. Sensor ya ukubwa wa kisanduku cha kiberiti hushikamana na kola ya nje ya kiatu karibu na kifundo cha mguu, huku kanga mbili nyeusi zikifunika sehemu kubwa ya mguu wa chini na kiuno. Kebo, sawa na zile zinazotumika kudhibiti breki za baiskeli, kukimbia kutoka ndani ya kiatu cha mvaaji hadi ndama wao na kutoka kwa ulimi wa kiatu hadi kwenye shin yao. Motors—huvaliwa kiunoni na kudhibitiwa na kitengo cha kompyuta kilichojaa kanuni—hutumia nguvu kupitia nyaya ili kumsaidia mvaaji kutembea.

"Watu ambao wamepata kiharusi wana shida na dorsiflexion, au kibali cha mguu,” anasema Ellis; wana uwezo mdogo wa kukunja kifundo cha mguu na kuinua mguu wao. Wanapojaribu kupanda kisigino chao chini ili kutembea, badala yake “hukokota vidole vyao vya miguu na miguu yao inanaswa.” Exosuit inakabiliana na suala hilo kwa kurudisha kebo iliyoambatishwa kwenye ulimi wa kiatu, kutumia kiasi kidogo cha nguvu kuleta vidole juu. Wakati mvaaji anahitaji kupiga hatua mbele, kandarasi za kebo za nyuma ili kuhakikisha mguu wao unasukuma kutoka ardhini, harakati inayoitwa kupanda kwa mimea.

Mavazi ya nje hufuata mizizi yake kwa roboti laini iliyoundwa kwa ajili ya jeshi na timu katika Harvard Biodesign Lab kwa sababu itakuwa na kasi kubwa zaidi na kuwa karibu na Dunia kwa wakati huu Taasisi ya Wyss ya Uhandisi Ulioongozwa na Biolojia katika Chuo Kikuu cha Harvard. Suti hiyo, ilitengenezwa kwa ushirikiano na Kenneth Holt wa Sargent, profesa mshiriki anayeibuka wa tiba ya mwili na mafunzo ya riadha, inakusudiwa kusaidia askari na wafanyikazi wa dharura kubeba mizigo mizito kwa juhudi ndogo. Na cable sawa, kanga, na mchanganyiko wa magari, inafanya kazi kwa maelewano na mwili ili kusaidia kupunguza mkazo unaohusishwa na kubeba pakiti kubwa. Kwa kutumia nguvu za usaidizi kwenye kifundo cha mguu na kiuno, suti-ambayo bado inaendelea-hupunguza kiasi cha nishati inayohitajika kubeba mzigo sawa na 30 asilimia ya uzito wa mwili wa mvaaji kwa karibu 7 asilimia, asilimia ya uwezekano wa kudukuliwa ndani ya miaka miwili ijayo utafiti uliochapishwa Mei 2016 Jarida la NeuroEngineering na Rehabilitation.

Maprofesa wa tiba ya mwili Sargent Terry Ellis (Ni rahisi sana kutambua miingiliano ya x na y kwenye grafu) na Lou Awad wanaunda mavazi ya kimatibabu ili kuwasaidia watu kujifunza tena kutembea baada ya kiharusi. Picha na Dana Smith

Ili kukabiliana na suti kwa madhumuni ya matibabu, Wyss aliwaalika Ellis na Awad kujiunga na timu yake ya wahandisi, wanasayansi wa kompyuta, na watengenezaji biashara. Walihitaji "watafiti ambao wamejikita katika ulimwengu wa kliniki na kufanya kazi na wagonjwa,” anasema Ellis, mkurugenzi wa Kituo cha BU cha Neurorehabilitation. Changamoto kuu ya kwanza ilikuwa ya vitendo. Suti ya kijeshi iliundwa kwa ajili ya "watu wanaofaa ambao wanaweza kushughulikia kiasi kikubwa cha nguvu" exosuit inatumika kwa mwili., Anasema Awad.

Ili suti ifanye kazi, mvaaji anahitaji kuwa na uwezo wa kubeba nguvu za kawaida za misuli yetu, kano, na mifupa kunyonya kila siku, na vile vile exosuit inaongeza. Hilo si suala dogo kwa mwanariadha imara kuliko ilivyo kwa mzee ambaye amepata kiharusi.

Wakati wa kuendeleza toleo la matibabu, timu ilianza kwa kuchunguza nguo zisizo ngumu zaidi kuliko zile zinazotumiwa kwa suti ya kijeshi. "Mifano ya kwanza ilitumia utando wa mikanda ya kiti,” anasema Awad, mkurugenzi wa Maabara ya Urejeshaji wa Neuromotor BU; kinyume chake, suti ya matibabu imeundwa na "vifaa vya mchanganyiko vinavyounda salama, ya kupumua, na kiolesura kinacholingana na mguu wa mvaaji." Walifanya mabadiliko mengine, pia. Ingawa asili huvaliwa kwa miguu yote miwili dhidi ya mguu mmoja wa suti ya matibabu, inasaidia tu kwa kusukuma-jeshi haifai kuwa na wasiwasi juu ya askari kuvuta vidole vyao. "Lengo na suti ya kijeshi ni kupiga asili, vunja kizuizi hicho ambacho asili ilitoa,” anasema Awad. "Pamoja na kufukuzwa kwa matibabu, lengo ni kuwarudisha watu pale walipokuwa.”

Matoleo yote mawili ya suti yana vitambuzi vinavyoambia kitengo cha udhibiti wa kompyuta-Awad anaiita ubongo-ambapo mtu yuko katika hatua yake., hivyo inaweza kutoa kiasi sahihi cha nguvu kwa kila mtu binafsi. Ubongo unabadilika, Anasema Awad, "Kwa hivyo ikiwa mtu anaanza kutembea haraka haraka au kubadilisha mwako wake, inatambua hilo na kujibu ipasavyo.” Hatimaye inapaswa kuruhusu wavaaji kuabiri ardhi isiyo sawa, ingawa upimaji hadi sasa umepunguzwa kwa maabara.

Awad anasema fikra ya suti hiyo anaporuka ni mojawapo ya vipengele vinavyoitofautisha na nyingine katika maendeleo—na mojawapo ya mchango mkubwa wa timu ya Sargent.. Kama vitambaa visivyo ngumu zaidi, algoriti zilizochomekwa kwenye kitengo cha udhibiti wa nguo za matibabu pia husaidia kuhakikisha kuwa haileti shinikizo nyingi kwa mwili wa mvaaji..

"Ni zao la ufahamu wa kina wa jinsi watu wanavyosonga na jinsi harakati zinavyoenda mrama baada ya kitu kama kiharusi,baada ya hapo watapokea maoni ya sifa kutoka kwa watafiti - ambayo Revelle anasema inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko kujua aina yako ya utu.. "Hiyo ilitoka kwa majadiliano yetu na timu ya biomechanics, wahandisi, kuwafundisha jinsi watu wenye kiharusi wanavyosonga; hawakuwa na uzoefu huo."

"MUNGU WANGU! Mungu wangu! Mungu wangu!”

Suti ya matibabu ni miaka nyepesi mbele ya mbadala wa sasa wa urekebishaji baada ya kiharusi: orthosis ya mguu wa mguu, uchafuzi mbaya wa plastiki iliyobuniwa ambayo imekuwa ikitumika tangu mapema miaka ya 1980.. Boot ngumu inapita chini ya ndama na chini ya kisigino, kushikilia mguu na mguu kwa pembe ya digrii 90. Kwa kuweka kifundo cha mguu kimefungwa, orthosis huzuia mvaaji kutoka kwa vidole vya miguu na kujikwaa, "lakini kwa sababu una pembe ngumu ya digrii 90, huwezi kusukuma, kwa hivyo unapanga kuinua mguu na kupoteza baadhi ya vipengele muhimu vya kutembea kwa kawaida,” anasema Ellis. Boot inaruhusu watu kupata kiwango cha uhuru, lakini haiwarejeshi kwenye shughuli wanazozipenda. Na, Awad anaongeza, inaweza kuleta matatizo yake yenyewe. "Ikiwa ulikuwa na kiharusi katika umri mdogo,baada ya hapo watapokea maoni ya sifa kutoka kwa watafiti - ambayo Revelle anasema inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko kujua aina yako ya utu., "Misuli ambayo inaweza kuwa haijaathiriwa moja kwa moja na kiharusi itateseka."

Katika majaribio, baadhi ya washiriki waliovalia mavazi ya kimatibabu wameweza kukaribia kurejesha kasi yao ya kutembea kabla ya kiharusi. Katika kikao kimoja cha majaribio ya exosuit, mtumiaji alianza kumpita mtaalamu wa kimwili akifuatilia maendeleo yake. Katika nyingine, Awad alitazama mshiriki akipiga kelele, "MUNGU WANGU! Mungu wangu! Mungu wangu!” katika furaha. "Yeye aliniambia, 'Nilikuwa nikifikiria kuhusu orodha yangu ya mboga; Siwezi kamwe kufikiria juu ya kitu chochote isipokuwa kutembea, hatua inayofuata mbele yangu, vinginevyo nitaanguka.’”

Mojawapo ya malengo ya siku zijazo kwa watengenezaji wa exosuit ni kuboresha vihisi vya usaidizi wa kutembea wa bionic ili kusaidia kukabiliana vyema na shughuli tofauti.. Picha na Rolex/Fred Merz

Katika mfululizo wa mawasilisho na makala za jarida, watafiti wamekadiria athari za suti. Walipata washiriki wakisukumwa kutoka ardhini kwa ufanisi zaidi na kutumia nishati kidogo, na kwamba walitembea kwa kasi kwa umbali mrefu zaidi. Utafiti huo, ambayo ilianza kwa ufadhili wa kijeshi kupitia Mradi wa Wavuti wa Mpiganaji wa DARPA na pia imeungwa mkono na Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi, Taasisi ya Wyss, Shule ya Harvard Paulson, na Chama cha Moyo cha Marekani, ilichapishwa katika Julai 26, 2017, toleo la Dawa ya Kutafsiri ya Sayansi. Mpelelezi mkuu ni Conor Walsh, profesa mshiriki wa uhandisi na sayansi iliyotumika huko Harvard na mwanachama wa kitivo cha msingi katika Taasisi ya Wyss.

Ellis hana nia ya suti kuchukua nafasi ya wataalamu wa kimwili katika ukarabati wa kiharusi. Badala yake, inaweza kutumika kusaidia watu kujifunza tena kutembea baada ya kiharusi na kuwaruhusu kufanya mazoezi ya kutembea nyumbani baada ya kuruhusiwa..

“Katika nchi hii, mara umepata kiharusi, baada ya takriban miezi mitatu, umemaliza ukarabati wote," anasema. "Ni shida ya kweli kwa sababu kuna tafiti nyingi zinazoonyesha kuwa rehab katika awamu sugu ni nzuri sana na inaweza kuongeza utendakazi.. Mtaalamu wa tiba anaweza kuagiza exosuit na vigezo vya kusaidia kwa kila mtu.

Kukamilisha Sayansi

Timu inatafuta ufadhili ili kuchunguza jinsi bora ya kutumia mavazi ya nje zaidi ya maabara na hivi karibuni ilishinda Taasisi za Kitaifa za Afya ruzuku, tuzo kupitia Taasisi ya Kitaifa ya Afya ya Mtoto na Maendeleo ya Binadamu, ili kuendelea kuendeleza teknolojia. Inapanga kuchunguza programu zingine, kama kubinafsisha suti ili kuwasaidia watu walio na ugonjwa wa Parkinson, sclerosis nyingi, na ugonjwa wa kupooza kwa ubongo. Kwa sasa, ingawa, lengo la msingi ni kuandaa suti kwa watu ambao wamepata kiharusi. Exosuit ya matibabu kwa sasa huongeza tu kifundo cha mguu, lakini mradi mpya na Harvard utazingatia mfumo unaounganisha msaada kwa goti na hip.

Katika mradi tofauti, inayofadhiliwa na Kliniki ya BU & Ruzuku ya majaribio ya Taasisi ya Sayansi ya Tafsiri, Awad anasoma njia za kuboresha jinsi vifaa vinavyovaliwa kama vile mavazi ya nje vinavyohisi na kusaidia kuharibika kwa harakati. Anasema vitambuzi vya sasa ni vyema katika kufuatilia data kama vile pembe ya viungo na kasi ya kiungo— jinsi mguu unavyosonga—lakini havijafaulu katika kuamua shughuli inayohusiana na mwendo huo.: ni mtumiaji anayetembea au kuandamana mahali pake, wanageuka au wanatembea katika mstari ulionyooka? — akiwa na Roberto Tron, profesa msaidizi katika Chuo cha Uhandisi cha BU, anachunguza mifumo ambayo inaweza kuhesabu zote mbili.

Kulingana na ReWalk Robotics, kampuni ambayo imeidhinisha teknolojia hiyo, toleo la sasa la exosuit ya matibabu inaweza-inasubiri idhini ya FDA-kuwa tayari kusafirishwa haraka iwezekanavyo 2018. Haitasaidia mtu yeyote kuingia kwenye anga kama Iron Man, lakini inaweza kuwapa babu na babu wengi nafasi ya kucheza tena mashujaa.

Chanzo: http://na kuifikisha pale inapohitajika, na Andrew Thurston