Et eksoskelet for paraplegikere

Robotudstyr bliver i stigende grad brugt til at hjælpe patienter med nedsatte motoriske funktioner. Gennem et nyt tilpasningsdygtigt eksoskelet, Symbitron-projektet håber at revolutionere rehabilitering af patienter.

Rygmarvsskade (SCI) kan føre til paraplegi, tabet af bevægelse i den nederste del af kroppen. Nylige forskningsindsatser for at behandle SCI og genoprette delvis bevægelse har resulteret i udviklingen af ​​assisterende eksoskeletoner. I betragtning af at aktiv rekruttering af det neuromuskulære system hos SCI-patienter kunne fremme motorisk restitution, exoskeletter skal være lydhøre over for både brugeren og miljøet.

Det EU-finansierede Symbitron-projekt var et fireårigt initiativ, der havde til formål at udvikle en sikker, bio-inspireret, personligt bærbart eksoskelet. "Vores hovedmål var at gøre det muligt for SCI-patienter at gå uden yderligere hjælp, ved at komplementere deres resterende motoriske funktion, ″ forklarer projektkoordinator prof. Herman van der Kooij.

Et patientcentreret design

Symbitron-eksoskeletet var baseret på en fuldt skræddersyet løsning, der komplementerer hver enkelt patients unikke resterende kapacitet. Designet var unikt, da det replikerede fysiologisk neuromuskulær funktionalitet, mens det sømløst integrerede resterende menneskelig funktionalitet.

Forskere brugte dynamiske modeller af muskler i underekstremiteterne til at hjælpe SCI-personers gang ved at genskabe menneskelig adfærd via ledkinematik, kinetiske mål, og muskelaktiveringer. Modellerne var baseret på kliniske data målt fra raske forsøgspersoner og SCI-patienter. Den genererede eksoskeletcontroller krævede meget få input fra ledvinkler, holdning, og svingdetektion for at simulere gang ved forskellige hastigheder og terræner. Det demonstrerede også robusthed over for forstyrrelser og miljøforstyrrelser.

Udover omfattende optimering af design og styring, Der blev lagt betydelig vægt på den tovejs symbiotiske menneske-maskine interaktion mellem de bærbare eksoskeletoner. Det modulære eksoskelet kan modificeres til størrelsen og kapaciteten af ​​forskellige emner ved hjælp af forskellige konfigurationer, nemlig kun ankelstøtte, ankel-knæ støtte, eller ankel-knæ-hofte støtte. Det er også muligt kun at støtte det ene eller begge ben. Desuden, den elektroniske og mekaniske modularitet genkendes automatisk af den respektive software for at tilpasse ydeevnen til brugerens specifikke behov.

Klinisk påvirkning

At levere klinisk bevis på koncept for sikkerhed og funktionalitet af systemet, Symbitron-konsortiet udviklede et træningsmiljø og træningsprotokoller for SCI-patienter og deres klinikere. Projektet anvendte ufuldstændige SCI-fag, der kun behøvede støtte ved anklen eller ved anklen og knæet, og fuldføre SCI-fag, der havde brug for fuld støtte af begge ben.

"Kliniske test viste, at hardware og software kunne justeres til de specifikke karakteristika ved disse emner, hvilket giver et bevis på gennemførligheden af ​​vores unikke tilgang, ″ understreger prof. van der Kooij. Vigtigere, de biologisk inspirerede controllere - i modsætning til konventionelle tilgange - gav mulighed for variable gangmønstre med hensyn til hastighed og skridtlængde.

Resultaterne var meget lovende, med alle ufuldstændige SCI-fag, der forbedrer deres ganghastighed og/eller balance under træning, og to komplette SCI-fag, der går igen. I nogle tilfælde, en rehabiliteringseffekt blev set efter træning med Symbitron-apparaterne, selv når forsøgspersonerne ikke brugte enheden. Psykometrisk analyse validerede også patienttilfredshed og motivation for yderligere forbedring.

Prof. van der Kooij er håbefuld, at "selv om de kliniske resultater stadig er foreløbige, Træning med Symbitron-enhederne ser ud til at forbedre gang hos forsøgspersoner, der har en vis tilbage funktion tilbage.″ Dette tyder på, at den støtte, som Symbitron-tilgangen tilbyder, kan strække sig ud over SCI-fag, såsom til rehabilitering af slagtilfældeoverlevere.