Ученые Гарварда разработали экзокостюм для реабилитации после инсульта для повседневного ношения

Более 80% людей, переживших инсульт, испытывают проблемы с походкой, часто связанные с потерей контроля над движением голеностопа. Существующие реабилитационные устройства для борьбы с этой проблемой ограничены лабораторными или клиническими условиями.

Теперь, согласно результатам экспериментального исследования, новый голеностопный экзокостюм может помочь людям, перенесшим инсульт, улучшить двигательную активность при ходьбе. Работа, возглавляемая группой профессора Конора Уолша из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), опубликована в журнале Annals of the New York Academy of Sciences.

«Мы увидели возможность использовать носимые технологии для переосмысления подхода к физиотерапии и реабилитации, — говорит Уолш. — Если мы сможем перенести некоторые из этих клинических услуг из клиники в дом и общину, мы сможем улучшить доступ, снизить расходы и обеспечить более качественный уход. Очень интересно наблюдать, как инженерные и физиотерапевтические науки объединяются для того, чтобы это произошло».

Лаборатория биодизайна Уолша в Гарварде ранее разработала технологии вспомогательных и реабилитационных экзокостюмов для различных применений. Некоторые из этих технологий уже были лицензированы и коммерциализированы компанией ReWalk Robotics и получили статус прорывных от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США. Чтобы разработать голеностопный экзокостюм для использования в повседневной деятельности, команде Уолша необходимо было упростить механические компоненты экзокостюма и сделать его легким в управлении.

«В прошлом наши голеностопные экзокостюмы имели два активных привода — один помогал при дорсифлексии, чтобы держать пальцы ног, а другой — при плантарфлексии, отталкивая стопу и тело от земли, — говорит Ричард Наколс, бывший постдокторант лаборатории Уолша в SEAS. — Вместо активного привода дорсифлексии новый экзокостюм содержит пассивный материал, который сгибается и работает как пружина, помогая пальцам ног оставаться вверху во время маха стопы и не позволяя владельцу зацепиться пальцами за землю».

«Заменив активный привод на пассивный, экзокостюм по своей сути стал более безопасным; в случае неожиданной потери питания или сбоя контроллера, состояние по умолчанию будет поддерживать пальцы ног пользователя и снизит риск споткнуться и упасть», — продолжает Наколс.

«Мы также разработали мобильное приложение, чтобы пользователи могли легко взаимодействовать с устройством, — говорит Чи-Канг Чанг, кандидат наук в лаборатории Уолша. — Приложение позволяет пользователям самостоятельно включать устройство и сообщать экзокостюму, когда они хотят начать ходить».

Кроме того, команда включила датчики, расположенные на стопе, голени и тазе, чтобы обеспечить дистанционный мониторинг прогресса пользователя с течением времени.

«Мы собираем данные, пока люди ходят в экзокостюме, и измеряем, как со временем улучшается их походка, — говорит Чанг. — В будущем эта информация может стать действительно важным аспектом использования этого экзокостюма для долгосрочной реабилитации в сотрудничестве с физиотерапевтом».

Для тестирования экзокостюма команда Уолша сотрудничала с лабораториями Лу Авада и Терри Эллиса из Колледжа здоровья и реабилитации Сарджента Бостонского университета. Они набрали четырех участников для использования устройства в их собственных условиях в течение 4 недель, совершая самостоятельные прогулки 3-5 раз в неделю.

Из-за индивидуальной вариативности реакции (участники с более низким исходным уровнем двигательной активности при ходьбе получили больше пользы от ношения экзокостюма), терапевтический эффект не наблюдался во всей группе. Но двое из участников улучшили свою двигательную активность в среднем на 27%. Они также прошли в среднем на 4 000 шагов больше за неделю после исследования, чем за неделю до его начала.