Robotisk bagagerumsstøtte hjælper dem med rygmarvsskade

Rygmarvsskader (SCI) kan forårsage ødelæggende skade, herunder tab af bevægelighed og følelse. Hvert år, der er anslået 17, 000 nye SCI'er alene i USA, højere end i de fleste regioner i verden. Ud over, antallet af SCI'er hos personer 65 år eller ældre forventes at stige i USA, fra 13,0 % i 2010 til 16,1 % i 2020. Data viser også en høj overlevelsesrate for disse patienter, som har brug for at fungere i hverdagen, men synes at sidde er en stor udfordring.

Et Columbia Engineering-team har opfundet en robot-enhed - Trunk-Support Trainer (TruST) - som kan bruges til at hjælpe og træne folk med SCI'er til at sidde mere stabilt ved at forbedre deres trunk-kontrol, og dermed få et udvidet aktivt siddende arbejdsområde uden at vælte eller bruge hænderne til at balancere. Studiet, offentliggjort i dag i Spinal Cord Series and Cases, er den første til at måle og definere det siddende arbejdsområde for patienter med SCI baseret på deres aktive kropskontrol.

"Vi har designet Trust til mennesker med SCI'er, som typisk er kørestolsbrugere, " siger Sunil Agrawal, projektets PI og professor i maskinteknik og i rehabilitering og regenerativ medicin. "Vi fandt ud af, at Trust ikke kun forhindrer patienter i at falde, men maksimerer også kropsbevægelser uden for patientens posturale kontrol, eller balancegrænser."

TruST er et motoriseret kabeldrevet bælte, der placeres på brugerens torso for at bestemme posturale kontrolgrænser og siddende arbejdsområde hos personer med SCI. Det leverer kræfter på torsoen, når brugeren udfører overkropsbevægelser ud over posturale stabilitetsgrænser, mens han sidder.

De fem personer med SCI, som deltog i pilotundersøgelsen, blev undersøgt med Postural Star-Sitting Test, en tilpasset postural test, der krævede, at de fulgte en bold med hovedet og flyttede deres snabel så langt som muligt, uden at bruge deres hænder. Testen blev gentaget i otte retninger, og forskerne brugte resultaterne til at beregne det siddende arbejdsområde for hver enkelt person.

Holdet skræddersyede derefter TruST for hvert emne for at anvende personlige hjælpekraftfelter på torsoen, mens forsøgspersonerne udførte de samme bevægelser igen. Med TruST, forsøgspersonerne var i stand til at nå længere under bagagerumsudflugterne i alle otte retninger og udvide det siddende arbejdsområde betydeligt omkring deres kroppe, i gennemsnit omkring 25 % mere.

"Trusts kapacitet til at levere kontinuerlig force-feedback tilpasset brugerens posturale grænser åbner nye grænser for at implementere motoriske læringsbaserede paradigmer for at genoptræne funktionelt siddearbejde hos mennesker med SCI, " siger Victor Santamaria, en fysioterapeut, postdoc i Agrawal's Robotics and Rehabilitation Laboratory, og avisens første forfatter. "Vi mener, at TruST er et meget lovende SCI-rehabiliteringsværktøj."

Agrawals team udforsker nu brugen af ​​TruST inden for et træningsparadigme for at forbedre trunkkontrollen hos voksne og børn med rygmarvsskade. "Robotplatformen vil blive brugt til at træne deltagere med SCI ved at udfordre dem til at flytte deres bagagerum over et større arbejdsområde, med TruST, der giver kraftfelter efter behov for sikkert at bringe forsøgspersonerne tilbage til deres neutrale siddestilling, " siger Agrawal. "Dette kraftfelt vil blive justeret til deltagernes behov over tid, efterhånden som de forbedrer deres arbejdsplads og kropsholdningskontrol."

Undersøgelsen har titlen "Den robotiske Trunk-Support-Trainer (TruST) til at måle og øge det posturale arbejdsområde under siddende hos personer med rygmarvsskade."