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Robo-riabilitazione a casa
Quando una persona subisce un ictus, l'interruzione del flusso sanguigno al cervello può causare una perdita duratura della funzione degli arti. La terapia fisica persistente può migliorare il controllo motorio rafforzando le connessioni tra l'arto e il cervello. Ora, un gruppo della Northeastern University ha sviluppato diversi dispositivi robotici portatili che possono aiutare nel processo di riabilitazione; a differenza di altri dispositivi riabilitativi, questi possono consentire ai pazienti di continuare la terapia anche a casa.
Piegatura del ginocchio: Questa versione del dispositivo per il ginocchio AKROD della Northeastern University è stata progettata per aiutare un paziente a recuperare la funzione motoria dopo un ictus.
L'ictus è la principale causa di disabilità negli Stati Uniti; oltre i due terzi dei sopravvissuti all'ictus rimangono disabili, secondo il Associazione Nazionale Corsa . La terapia fisica ripetitiva che applica la forza a un arto colpito può incoraggiare i segnali motori a raggiungere il cervello e costruire nuove vie di controllo. Questi esercizi possono aiutare non solo le persone che si stanno riprendendo da un ictus, ma anche coloro che soffrono di altre condizioni, come la paralisi cerebrale o le malattie muscolari degenerative.
È ben inteso che più lo fai, meglio diventi, dice Tariq Rahman , direttore del Centro per la ricerca e lo sviluppo ortopedico presso la Fondazione Nemours e professore associato presso la Drexel University.
Tradizionalmente, i fisioterapisti applicano manualmente la forza a un arto: un gruppo di terapisti, ad esempio, aiuterà un paziente a camminare su un tapis roulant muovendo le gambe e stabilizzando il paziente. Negli ultimi decenni, molti ricercatori hanno cercato nella robotica dispositivi che forniscono forze alle gambe, alle braccia, alle mani o al bacino di un paziente. I ricercatori sperano che tali dispositivi creino un movimento più fluido, reagiscano in modo più preciso ai miglioramenti del paziente, misurino i progressi in modo più preciso e rendano più confortevole ed efficace il recupero. Diversi dispositivi riabilitativi attualmente in uso, come quello di Rocomo Lokomat macchina o l'Università di Twente's lopes , sono stati progettati per aiutare le persone a camminare meglio, ma questi sistemi tendono ad essere ingombranti e costosi.
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Guarda altri dispositivi di riabilitazione robotica su cui sta lavorando il laboratorio.
Guarda il dispositivo di riabilitazione della mano robotica in azione.
I ricercatori del nordest hanno sviluppato dispositivi per ginocchio, polso, bacino e caviglia che si dice siano portatili ed abbastanza economici da poter essere noleggiati da piccoli centri di riabilitazione o medici e potenzialmente anche da singoli pazienti. Il team ha mantenuto piccoli i dispositivi utilizzando una sostanza chiamata fluido elettroreologico, che diventa più appiccicosa quando viene applicata una corrente elettrica, creando così una forza resistiva più forte nel dispositivo. Il fluido contiene particelle che formano catene quando viene applicata l'elettricità, trasformando il liquido in più di un gel in pochi millisecondi.
Con questo fluido, siamo in grado di ridurre le dimensioni dei componenti meccanici, come il freno, afferma Costantino Mavroidis , professore e direttore del Laboratorio di meccatronica biomedica a Northeastern. Il gruppo afferma anche di aver ridotto le dimensioni del motore di almeno la metà rispetto ai motori tipici. Oltre alle dimensioni più ridotte e al peso ridotto, i motori a base di fluido offrono anche un movimento più fluido, afferma Mavroidis. Hai la sensazione che non sia proprio un dispositivo meccanico ma una molla morbida.
Rahman dice che il lavoro nel nord-est sembra promettente. Cerchiamo sempre di rendere [dispositivi] più economici, più leggeri, più piccoli e invisibili. Tutto questo va nella giusta direzione, afferma Rahman, che sviluppa dispositivi di riabilitazione robotica per bambini con disturbi muscolari presso l'Alfred DuPont Children's Hospital. La maggior parte dei dispositivi di riabilitazione che Rahman vede sono grandi e ingombranti e quindi poco pratici da usare per i pazienti a casa.
Pinza liscia: Questo dispositivo robotico per la riabilitazione della mano utilizza un fluido che altera la resistenza del dispositivo quando viene applicata una corrente elettrica.
La seconda versione del nordest di un dispositivo plantare attivo per la riabilitazione del ginocchio, soprannominata AKROD , utilizza fluido elettroreologico per creare un freno sul dispositivo. AKROD è costituito da due bretelle circolari leggere sopra e due sotto il ginocchio, con il freno fluido che genera energia, contenente ingranaggi e sensori, appoggiato lungo il ginocchio.
Un prossimo numero del Transazioni IEEE sulla meccatronica rapporti sui test del team del nordest del dispositivo su nove pazienti sani. I soggetti sono stati sottoposti a esercizi standard per l'ictus e hanno utilizzato anche AKROD. I ricercatori hanno scoperto che AKROD ha aiutato i soggetti a ottenere risultati comparabili a un sistema di riabilitazione commerciale più grande chiamato Biodex System 3, che consiste in una sedia, un tutore per i piedi e un sistema informatico appositamente realizzati.
Una versione più recente di AKROD di Northeastern utilizza un sistema basato su ingranaggi ispirato alla NASA invece del fluido speciale. La trasmissione a ingranaggi consente al sistema di sollevare la gamba del paziente per correggere la deambulazione, invece di applicare solo una forza resistiva. Il dispositivo è ancora relativamente piccolo e leggero, grazie al design compatto del cambio. Il dispositivo si comporta come se avesse una molla virtuale, affermano i ricercatori, usando una forza attenta per spingere il paziente nella posizione corretta.
Il team di Northeastern ha anche testato un dispositivo di riabilitazione per la mano costituito da un'impugnatura collegata a sensori e ingranaggi. Il dispositivo è azionato da due attuatori con il fluido elettroreologico, che aumenta o diminuisce la sua resistenza mentre il paziente utilizza la maniglia per navigare attraverso un labirinto di videogiochi. Il dispositivo esercita non solo i muscoli della mano ma anche i muscoli dell'avambraccio e registra la forza e la posizione della mano del paziente. I ricercatori hanno anche creato una versione che può essere utilizzata in una risonanza magnetica per visualizzare il cervello mentre un paziente si sottopone agli esercizi per le mani. Ciò potrebbe consentire a un medico di vedere l'effetto dell'esercizio sul cervello di un paziente, secondo Mavroidis.
Siamo così interessati a questa tecnologia perché consente ai pazienti di eseguire ripetizioni di determinati tipi di movimenti, afferma Paolo Bonato , assistente professore della Harvard Medical School e direttore del Laboratorio di analisi del movimento presso la Ospedale di riabilitazione di Spaulding . Bonato collabora con Mavroidis per testare i dispositivi con i pazienti dell'ospedale. Attualmente stanno testando un piccolo numero di pazienti con AKROD, dispositivi pelvici e manuali, afferma Mavroidis.
Possiamo immaginare un tipo di applicazione per l'assistenza domiciliare in cui questi dispositivi vengono utilizzati dal paziente a casa o nella comunità, afferma Bonato.
I dispositivi devono ancora essere sottoposti a studi clinici prima di poter essere resi disponibili al pubblico.