Rehabilitacyjny robot zaszyty w ubraniu

Połączenie robota z ubraniem – tak można w skrócie określić egzoszkielety, czyli zakładane na ciało urządzenia wspomagające ruch, zwykle z pomocą elektrycznych napędów. Testowane są już między innymi podobne wynalazki dla wojska, pracowników fizycznych różnych specjalności oraz takie o zastosowaniach medycznych.

Pomocne w rehabilitacji
Różnego typu egzoszkielety mogą pomóc pacjentom w rehabilitacji. Niektóre mogą, przynajmniej częściowo, przywracać sprawność osobom po udarach, uszkodzeniach kręgosłupa z chorobami neurologicznymi. Powstał także egzoszkielet pozwalający chodzić ludziom potrzebującym wcześniej wózka.

Osoby cierpiące na chorobę Parkinsona mogą niedługo zyskać dostęp do nowego typu pomocy. Zespół naukowców z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences w Bostonie opracował egzoszkielet, który pozwala niwelować jeden z głównych objawów tego schorzenia – tzw. zamrażanie, w czasie którego chory nagle traci zdolność dalszego poruszania się, nierzadko w połowie kroku.

Urządzenie opracowane na Harvardzie ma postać miękkiego, noszonego na ciele „robota”, który mocowany jest do pasa, bioder i ud. W czasie ruchu, w odpowiednim momencie, wywiera niewielką, dodatkową siłę na nogi idącej osoby. Przeprowadzone do tej pory eksperymenty zaskoczyły samych konstruktorów – egzoszkielet całkowicie eliminował tzw. zamrażanie. To oznacza dla chorych szansę na odzyskanie dużej części mobilności i niezależności.

– Zauważyliśmy, że już niewielkie mechaniczne wsparcie ze strony naszego robota wywoływało u ochotników natychmiastowy skutek i stabilnie poprawiało chód w różnych warunkach – mówi współautor wynalazku.

Większa sprawność po udarze
To już kolejny egzoszkielet opracowany przez zespół z bostońskiej szkoły inżynierskiej. Wcześniej naukowcy z Harvardu zaprojektowali ReStore Exo-Suit przeznaczony do treningu chodzenia u osób po udarach. Dopuszczone już do sprzedaży urządzenie pomaga rozwijać prędkość, wytrzymałość oraz symetrię ruchu. Podobnie jak nowy wynalazek dla osób cierpiących na chorobę Parkinsona, ReStore składa się z elastycznych, nieutrudniających ruchu elementów, które wspomagają chód.

W opublikowanym w 2020 roku badaniu klinicznym z udziałem 44 ochotników po udarze już po pięciodniowym programie treningowym naukowcy zauważyli wyraźną poprawę prędkości przemieszczania się, która utrzymywała się także po odłączeniu urządzenia. Jednocześnie nie zauważono żadnych znaczących niepożądanych skutków jego stosowania.

Przywracanie uścisku
Inne urządzenia tego typu mają niedługo pomagać w rehabilitacji rąk. Specjaliści z Politechniki Federalnej w Lozannie (École polytechnique fédérale de Lausanne) i firmy Emovo Care zbudowali zrobotyzowaną rękawicę, która wspiera rehabilitację ruchu dłoni u osób po przebytym udarze.

Urządzenie pomaga ludziom, którzy z powodu schorzenia nie są w stanie sprawnie zaciskać pięści i chwytać dłonią przedmiotów. Życie takich osób jest poważnie utrudnione – podniesienie widelca czy filiżanki jest dla nich prawie niemożliwe. Rękawica z pomocą podłączonych do silników sztucznych ścięgien wspiera osłabione mięśnie i pomaga w zaciskaniu i otwieraniu dłoni.

– Pamiętam pierwszy raz, kiedy wypróbowałem to urządzenie. Następnego dnia, po siedmiu latach całkowitego paraliżu, mogłem poruszyć palcem wskazującym, na dwa milimetry, bez żadnej pomocy. To było zadziwiające – opowiada Balz Heusler, jeden z pacjentów testujących wynalazek.

Egzoszkielet czytający w myślach
Tego typu przyrządy mogą działać jeszcze sprawniej dzięki coraz doskonalszej technice odczytywania fal mózgowych. Przykładem jest urządzenie, które powstało na University of Houston. Zespół, którym kierował prof. Jose Luis Contreras-Vidal, opracował przeznaczony do rehabilitacji sprawności rąk u osób po udarze egzoszkielet podłączony do nieinwazyjnego, zakładanego na głowę czytnika. Takie podejście szczególnie dobrze pozwala wykorzystać neuroplastyczność mózgu, czyli jego zdolność do dostosowywania się do uszkodzeń przez wykorzystanie innych, zdrowych rejonów do kontroli utraconych funkcji.

– Jeśli chory nie jest zdolny chodzić, może poruszać się na wózku inwalidzkim. Jeśli jednak nie może korzystać z rąk, nie jest w stanie robić wielu rzeczy – podkreśla prof. Contreras-Vidal, który sam był ofiarą udaru, a jego matka i młodszy brat zmarli z powodu takiego zdarzenia.

– Nasz projekt pomaga zaspokoić pilną potrzebę łatwego dostępu do skutecznych urządzeń pomagających w długoterminowej rehabilitacji osób po udarze w klinikach i w domu. Wartość światowego rynku w tym obszarze szacowana jest na 31 mld dolarów. Niestety, obecnie dostępne przyrządy słabo angażują pacjentów, ciężko dopasować je do konkretnych potrzeb i możliwości, a przy tym są drogie w użyciu i utrzymaniu lub można z nich korzystać tylko w szpitalu – dodaje specjalista.

Zamiast wózka
Kolejna odsłona egzoszkieletów, która może zacząć zmieniać życie ludzi, to urządzenia mogące zastąpić wózek inwalidzki. Tak działa Atalante X firmy Wandercraft. Ten egzoszkielet obejmuje dolne kończyny oraz plecy i pozwala na chodzenie osobom z paraliżem nóg.

Jak zapewniają twórcy, mogą z niego korzystać nawet sparaliżowane osoby, u których zachodzi zarazem zaburzenie pracy rąk czy upośledzenie poznawcze. Egzoszkielet potrafi sam balansować, przez co pozwala utrzymywać niesprawnemu użytkownikowi równowagę i odpowiednią, pionową postawę. Umożliwia przy tym zbliżony do naturalnego chód.

Atalante X to także narzędzie rehabilitacji osób, które mają szansę przynajmniej częściowo odzyskać zdolność chodzenia. Firmę założyli inżynierowie, którzy – jak opowiadają – nie chcieli zgodzić się na to, aby wózek inwalidzki był jedyną opcją dla osób ze sparaliżowanymi nogami. Takie podejście tych i innych wynalazców ma szansę odmienić lub choć ułatwić życie osób niepełnosprawnych, a egzoszkielety mogą stać się częścią tego wsparcia.

Przeczytaj także: „Egzoszkielet dla chorych na parkinsona” i „Implant w kręgosłupie przywrócił zdolność chodzenia pacjentowi z chorobą Parkinsona”.