211service.com
Robo-Rehab thuis
Wanneer een persoon een beroerte krijgt, kan de onderbreking van de bloedtoevoer naar de hersenen blijvend functieverlies in de ledematen veroorzaken. Aanhoudende fysiotherapie kan de motorische controle verbeteren door de verbindingen tussen de ledematen en de hersenen te versterken. Nu heeft een groep aan de Northeastern University verschillende draagbare robotapparaten ontwikkeld die kunnen helpen bij het revalidatieproces; in tegenstelling tot andere revalidatieapparaten, kunnen patiënten hiermee de therapie ook thuis voortzetten.
knie buiging: Deze versie van het AKROD-knieapparaat van de Northeastern University is ontworpen om een patiënt te helpen de motorische functie terug te krijgen na een beroerte.
Beroerte is de belangrijkste oorzaak van invaliditeit in de Verenigde Staten; meer dan tweederde van de overlevenden van een beroerte heeft een handicap, volgens de Nationale Stroke Association . Herhaalde fysiotherapie die kracht uitoefent op een aangedane ledemaat kan motorische signalen aanmoedigen om de hersenen te bereiken en nieuwe controlemechanismen op te bouwen. Deze oefeningen kunnen niet alleen mensen helpen die herstellen van een beroerte, maar ook mensen die lijden aan andere aandoeningen, zoals hersenverlamming of degeneratieve spierziekten.
Het is algemeen bekend dat hoe meer je het doet, hoe beter je wordt, zegt Tariq Rahman , directeur van het Centrum voor Orthopedisch Onderzoek en Ontwikkeling bij de Nemours Foundation en een universitair hoofddocent aan de Drexel University.
Traditioneel oefenen fysiotherapeuten handmatig kracht uit op een ledemaat: een groep therapeuten helpt bijvoorbeeld een patiënt op een loopband te lopen door de benen te bewegen en de patiënt te stabiliseren. In de afgelopen decennia hebben veel onderzoekers naar robotica gekeken voor apparaten die krachten leveren aan de benen, armen, handen of het bekken van een patiënt. Onderzoekers hopen dat dergelijke apparaten soepelere bewegingen zullen creëren, nauwkeuriger zullen reageren op verbeteringen van de patiënt, de voortgang nauwkeuriger zullen meten en een comfortabeler, effectiever herstel zullen maken. Verschillende revalidatieapparaten die momenteel in gebruik zijn, zoals Rocomo's Lokomat machine of die van de Universiteit Twente lopes , zijn ontworpen om mensen te helpen beter te lopen, maar deze systemen zijn vaak omvangrijk en duur.
multimedia
Bekijk andere robotrevalidatieapparaten waar het lab aan werkt.
Bekijk het gerobotiseerde handrevalidatieapparaat in actie.
De noordoostelijke onderzoekers hebben apparaten ontwikkeld voor de knie, pols, bekken en enkel die volgens hen draagbaar en goedkoop genoeg zijn om te worden gehuurd door kleine revalidatie- of medische centra, en mogelijk zelfs door individuele patiënten. Het team hield de apparaten klein door een stof te gebruiken die elektro-reologische vloeistof wordt genoemd, die plakkeriger wordt wanneer een elektrische stroom wordt toegepast, waardoor een sterkere weerstandskracht in het apparaat ontstaat. De vloeistof bevat deeltjes die kettingen vormen wanneer elektriciteit wordt toegepast, waardoor de vloeistof in een paar milliseconden meer een gel wordt.
Met deze vloeistof zijn we in staat om de grootte van de mechanische componenten, zoals de rem, te verkleinen, zegt Constantinos Mavroidis , professor en directeur van het Biomedical Mechatronics Laboratory in Northeastern. De groep zegt ook dat het de motorgrootte met minstens de helft heeft verminderd in vergelijking met typische motoren. Naast het kleinere formaat en het lagere gewicht, zorgen de op vloeistof gebaseerde motoren ook voor een soepelere beweging, zegt Mavroidis. Je hebt het gevoel dat het niet echt een mechanisch apparaat is maar een zachte veer.
Rahman zegt dat het werk in het noordoosten er veelbelovend uitziet. We zijn altijd op zoek om [apparaten] goedkoper, lichter, kleiner en onzichtbaar te maken. Dit gaat allemaal de goede kant op, zegt Rahman, die in het Alfred DuPont Children's Hospital robotische revalidatietoestellen ontwikkelt voor kinderen met spieraandoeningen. De meeste revalidatieapparaten die Rahman ziet, zijn groot en onpraktisch en dus onpraktisch voor patiënten om thuis te gebruiken.
Gladde grijper: Dit gerobotiseerde handrevalidatieapparaat maakt gebruik van een vloeistof die de weerstand van het apparaat verandert wanneer een elektrische stroom wordt toegepast.
Northeastern's tweede versie van een actief orthesenapparaat voor knierevalidatie, genaamd AKROD , gebruikt elektro-reologische vloeistof om een rem op het apparaat te creëren. AKROD bestaat uit twee lichtgewicht cirkelvormige beugels boven en twee onder de knie, waarbij de stroomopwekkende vloeistofrem-bevattende versnellingen en sensoren naast de knie rusten.
Een aankomend nummer van de IEEE-transacties op mechatronica rapporten over de tests van het apparaat door het Noordoost-team op negen gezonde patiënten. De proefpersonen ondergingen standaard stroke-oefeningen en gebruikten ook AKROD. De onderzoekers ontdekten dat AKROD de proefpersonen hielp vergelijkbare resultaten te behalen als een groter, commercieel revalidatiesysteem, het Biodex System 3, dat bestaat uit een speciaal gemaakte stoel, voetbrace en computersysteem.
Een nieuwere versie van de AKROD van Northeastern maakt gebruik van een op NASA geïnspireerd op tandwielen gebaseerd systeem in plaats van de speciale vloeistof. Dankzij de tandwielgelagerde aandrijving kan het systeem het been van een patiënt optillen om het lopen te corrigeren, in plaats van alleen weerstand uit te oefenen. Het toestel is nog steeds relatief klein en licht, dankzij een compact ontwerp van de versnellingsbak. Het apparaat werkt alsof het een virtuele veer heeft, zeggen de onderzoekers, en gebruikt voorzichtige kracht om de patiënt in de juiste positie te duwen.
Het Northeastern-team heeft ook een revalidatieapparaat voor de hand getest dat is gemaakt van een grijperhandvat dat is verbonden met sensoren en tandwielen. Het apparaat wordt aangedreven door twee actuatoren met de elektro-reologische vloeistof, die de weerstand verhoogt of verlaagt wanneer de patiënt het handvat gebruikt om door een doolhof van videogames te navigeren. Het apparaat traint niet alleen de handspieren, maar ook de onderarmspieren en registreert de kracht en positie van de hand van de patiënt. De onderzoekers hebben ook een versie gemaakt die in een MRI kan worden gebruikt om de hersenen in beeld te brengen terwijl een patiënt de handoefeningen ondergaat. Hierdoor zou een arts het effect van de oefening op de hersenen van een patiënt kunnen zien, aldus Mavroidis.
We zijn zo geïnteresseerd in deze technologie omdat het patiënten in staat stelt om herhalingen van bepaalde soorten bewegingen uit te voeren, zegt Paolo Bonato , Harvard Medical School-assistent-professor en directeur van het Motion Analysis Laboratory aan de Revalidatieziekenhuis Spaulding . Bonato werkt samen met Mavroidis om de apparaten te testen bij patiënten in het ziekenhuis. Ze testen momenteel een klein aantal patiënten met de AKROD-, bekken- en handapparaten, zegt Mavroidis.
We kunnen ons een thuiszorgtoepassing voorstellen waarbij deze apparaten door de patiënt thuis of in de gemeenschap worden gebruikt, zegt Bonato.
De apparaten moeten nog klinische proeven ondergaan voordat ze voor het publiek beschikbaar kunnen worden gesteld.