Oko 30.000 ljudi u SAD je pogođeno amiotrofičnom lateralnom sklerozom (ALS), poznatom i kao Lu Gerigova bolest, neurodegenerativnim stanjem koje oštećuje ćelije mozga i kičmene moždine neophodne za kretanje.
Sada je tim istraživača sa Harvardske škole za inženjerstvo i primenjene nauke (SEAS) i Opšte bolnice u Masačusetsu (MGH) razvio mekani robotski uređaj za nošenje sposoban da značajno pomogne pokretu nadlaktice i ramena kod ljudi sa ALS.
„Ova studija nam daje nadu da bi nam tehnologija meke robotske nosive mogla pomoći da razvijemo nove uređaje sposobne da povrate funkcionalne sposobnosti udova kod ljudi sa ALS-om i drugim bolestima koje oduzimaju mobilnost pacijentima“, kaže Conor Valsh, stariji autor izveštaja o naučnoj translacionoj medicini. rad tima. Volš je profesor inženjerstva i primenjenih nauka Paul A. Maeder na SEAS-u gde vodi Harvardsku laboratoriju za biodizajn.
Pomoćni prototip je mekan, zasnovan na tkanini i napaja se bežično pomoću baterije.
„Ova tehnologija je prilično jednostavna u svojoj suštini“, kaže Tomaso Proietti, prvi autor rada i bivši postdoktorski istraživač u Volšovoj laboratoriji, gde je nosivi uređaj dizajniran i napravljen. „To je u osnovi košulja sa nekim aktuatorima na naduvavanje, nalik balonima ispod pazuha. Balon pod pritiskom pomaže nosiocu da se bori protiv gravitacije da pomeri nadlakticu i rame.“
Da bi pomogao pacijentima sa ALS-om, tim je razvio senzorski sistem koji detektuje preostalo kretanje ruke i kalibriše odgovarajući pritisak balona aktuatora kako bi ruku osobe pomerio glatko i prirodno. Istraživači su angažovali deset ljudi koji žive sa ALS-om kako bi procenili koliko dobro uređaj može da produži ili povrati njihovo kretanje i kvalitet života.
Tim je otkrio da je meki robot za nošenje—nakon 30-sekundnog procesa kalibracije da bi se otkrio jedinstveni nivo mobilnosti i snage svakog nosioca—poboljšao opseg pokreta učesnika studije, smanjio zamor mišića i povećao performanse zadataka kao što su držanje ili posezanje za predmetima. . Učesnicima je trebalo manje od 15 minuta da nauče kako da koriste uređaj.
„Ovi sistemi su takođe veoma bezbedni, suštinski, jer su napravljeni od tkanine i balona na naduvavanje“, kaže Proietti. „Za razliku od tradicionalnih krutih robota, kada meki robot pokvari, to znači da se baloni jednostavno više ne naduvavaju. Ali korisnik nije u opasnosti od povrede od robota.“
Volš kaže da je mekana nosiva lagana na telu, i da se korisniku oseća kao odeća. „Naša vizija je da ovi roboti funkcionišu kao odeća i da budu udobni za nošenje tokom dužeg vremenskog perioda“, kaže on.
Njegov tim sarađuje sa neurologom Dejvidom Linom, direktorom Klinike za neurološku rehabilitaciju MGH, na rehabilitacionim aplikacijama za pacijente koji su pretrpeli moždani udar. Tim takođe vidi širu primenu tehnologije, uključujući one sa povredama kičmene moždine ili mišićnom distrofijom.
„Dok radimo na razvoju novih tretmana koji modifikuju bolest i koji će produžiti očekivani životni vek, imperativ je da razvijemo alate koji mogu poboljšati nezavisnost pacijenata u svakodnevnim aktivnostima“, kaže Sabrina Paganoni, jedan od koautora rada, koji je lekar-naučnik u MGH-ovom Healei & AMG centru za ALS i vanredni profesor u bolnici za rehabilitaciju Spaulding/Harvard Medical School.
Trenutni prototip razvijen za ALS bio je sposoban da funkcioniše samo na učesnicima studije koji su još uvek imali neke zaostale pokrete u predelu ramena. ALS, međutim, obično brzo napreduje u roku od dve do pet godina, zbog čega pacijenti ne mogu da se kreću – i na kraju ne mogu da govore ili gutaju. U partnerstvu sa neurologom MGH Leighom Hochbergom, glavnim istraživačem BrainGate Neural Interface Sistem, tim istražuje potencijalne verzije pomoćnih nosivih uređaja čiji se pokreti mogu kontrolisati signalima u mozgu. Takav uređaj bi, nadaju se, jednog dana mogao pomoći u kretanju pacijenata koji više nemaju zaostalu mišićnu aktivnost.
Povratne informacije od učesnika studije ALS bile su inspirativne, dirljive i motivišuće, kaže Proietti.
„Gledajući u oči ljudi dok su obavljali zadatke i iskusili kretanje koristeći nosivi uređaj, čujući njihove povratne informacije da su bili presrećni što su odjednom pomerali ruku na način na koji nisu mogli godinama, bio je to veoma gorko-slatki osećaj.
Tim je željan da ova tehnologija počne da poboljšava živote ljudi, ali upozoravaju da su još uvek u fazi istraživanja, nekoliko godina udaljeni od uvođenja komercijalnog proizvoda.
„Mekani roboti za nošenje predstavljaju važan napredak na putu ka zaista obnovljenoj funkciji za osobe sa ALS-om. Zahvalni smo svim ljudima koji žive sa ALS-om koji su učestvovali u ovoj studiji: samo kroz njihove velikodušne napore možemo napredovati i razvijati nove tehnologije“, kaže Paganoni.
Harvardska kancelarija za razvoj tehnologije zaštitila je intelektualnu svojinu koja proističe iz ove studije i istražuje mogućnosti komercijalizacije.
