Мягкий носимый робот восстанавливает функцию руки у людей с боковым амиотрофическим склерозом.
Около 30 000 человек в США страдают от бокового амиотрофического склероза (БАС), также известного как болезнь Лу Герига, нейродегенеративное заболевание, при котором повреждаются клетки головного и спинного мозга, необходимые для движения.
Теперь группа исследователей из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) и Массачусетской больницы общего профиля (MGH) разработала мягкое носимое роботизированное устройство, способное существенно помочь в движении плеча и плеча людям с БАС.
«Это исследование дает нам надежду на то, что мягкие роботизированные носимые технологии могут помочь нам разработать новые устройства, способные восстанавливать функциональные способности конечностей у людей с БАС и другими заболеваниями, которые лишают пациентов их подвижности», — говорит Конор Уолш, старший автор отчета Science Translational Medicine . работа команды. Уолш является профессором технических и прикладных наук Пола А. Медера в SEAS, где он возглавляет Гарвардскую лабораторию биодизайна.
Вспомогательный прототип мягкий, тканевый и питается от аккумулятора без проводов.
«Эта технология довольно проста по своей сути», — говорит Томмазо Пройетти, первый автор статьи и бывший научный сотрудник лаборатории Уолша, где разрабатывались и производились носимые устройства. «По сути, это рубашка с надувными, похожими на воздушные шары приводами под мышкой. Надутый воздушный шар помогает владельцу бороться с гравитацией и двигать плечом и плечом».
Чтобы помочь пациентам с БАС, команда разработала сенсорную систему, которая обнаруживает остаточное движение руки и калибрует соответствующее давление в приводе баллона, чтобы рука человека двигалась плавно и естественно. Исследователи набрали десять человек, живущих с БАС, чтобы оценить, насколько хорошо устройство может продлить или восстановить их подвижность и качество жизни.
Команда обнаружила, что мягкое роботизированное носимое устройство — после 30-секундного процесса калибровки для определения уникального уровня подвижности и силы каждого пользователя — улучшило диапазон движений участников исследования, уменьшило мышечную усталость и повысило производительность таких задач, как удержание или дотягивание предметов. Участникам потребовалось менее 15 минут, чтобы научиться пользоваться устройством.
«Эти системы также очень безопасны по своей сути, потому что они сделаны из ткани и надувных шаров», — говорит Пройетти. «В отличие от традиционных жестких роботов, когда мягкий робот выходит из строя, это означает, что воздушные шары просто больше не надуваются. Но пользователь не рискует получить травму от робота».
Уолш говорит, что мягкие носимые вещи легки на теле, и их владелец ощущается как одежда. «Наше видение состоит в том, что эти роботы должны функционировать как одежда и быть удобными для ношения в течение длительного периода времени», — говорит он.
Его команда сотрудничает с неврологом Дэвидом Лином, директором клиники нейровосстановления MGH, над реабилитационными приложениями для пациентов, перенесших инсульт. Команда также видит более широкое применение технологии, в том числе для людей с травмами спинного мозга или мышечной дистрофией.
«Поскольку мы работаем над разработкой новых методов лечения, модифицирующих заболевание, которые продлевают продолжительность жизни , крайне важно также разработать инструменты, которые могут улучшить независимость пациентов от повседневной деятельности », — говорит Сабрина Паганони, один из соавторов статьи, который является врач-ученый Центра БАС Healey & AMG MGH и доцент Реабилитационной больницы Сполдинга/Гарвардской медицинской школы.
Текущий прототип, разработанный для БАС, был способен работать только с участниками исследования, у которых все еще были остаточные движения в области плеч. Однако БАС обычно быстро прогрессирует в течение двух-пяти лет, в результате чего пациенты не могут двигаться и, в конечном итоге, не могут говорить или глотать. В сотрудничестве с неврологом MGH Ли Хохбергом, главным исследователем системы нейронных интерфейсов BrainGate, команда изучает потенциальные версии вспомогательных носимых устройств, движения которых можно было бы контролировать с помощью сигналов в мозгу. Они надеются, что такое устройство когда-нибудь сможет помочь пациентам, у которых больше нет остаточной мышечной активности.
Отзывы участников исследования БАС были вдохновляющими, трогательными и мотивирующими, говорит Пройетти.
«Глядя в глаза людям, когда они выполняли задания и испытывали движения с помощью носимых устройств, слыша их отзывы о том, что они были вне себя от радости, внезапно двигая рукой так, как они не могли делать это годами, это было очень горько-сладкое чувство».
Команда стремится к тому, чтобы эта технология начала улучшать жизнь людей, но они предупреждают, что все еще находятся на стадии исследований, и до коммерческого продукта осталось несколько лет.
«Мягкие роботизированные носимые устройства — важный шаг вперед на пути к полному восстановлению функций людей с БАС. Мы благодарны всем людям, живущим с БАС, которые приняли участие в этом исследовании: только благодаря их щедрым усилиям мы можем добиться прогресса и разработать новые технологии», — говорит Паганони.
Управление развития технологий Гарварда защитило интеллектуальную собственность , полученную в результате этого исследования, и изучает возможности коммерциализации.
