Inteligentny egzoszkielet usprawnia rehabilitację kolan
Urazy kolana są jednym z najczęstszych problemów ze stawami, które powstają w wyniku aktywności fizycznej, wypadków na drodze, uszkodzeń mózgu, zapalenia stawów i innych chorób zwyrodnieniowych związanych z wiekiem. Celem rehabilitacji jest zazwyczaj odzyskanie stopnia zgięcia kolana, jednak po osiągnięciu zgięcia sięgającego 100° prace są przerywane, co wpływa na chód pacjenta i naturalny ruch kolana. W ramach wspieranego ze środków Unii Europejskiej projektu BELK powstał egzoszkielet oferujący pacjentom wsparcie w zależności od potrzeb, który pozwala na przyłożenie proporcjonalnego momentu siły w sytuacji, w której rehabilitowany pacjent porusza się niezgodnie z zaprogramowanym wzorcem ruchu. Urządzenie opiera się na algorytmie, który jednocześnie steruje programem wspierającym pacjenta w razie potrzeby, a także elektrodami zapewniającymi elektrostymulację funkcjonalną, które powodują skurcz mięśni. „Ta kontrola przykładanych sił oraz zintegrowana elektrostymulacja funkcjonalna owocują naturalnym chodem”, twierdzi Carlos Fernandez, koordynator projektu. „System wspomaga ruch wyłącznie w fazie rozciągania, z którą pacjenci nie są w stanie poradzić sobie samodzielnie, co skutkuje bardziej celową i intuicyjną rehabilitacją. Nie oferują tego żadne alternatywne rozwiązania dostępne na rynku”.
Egzoszkielet dla jednego stawu
Firma www.gogoa.eu (Gogoa Mobility Robots), która realizuje projekt, postawiła sobie za cel opracowanie urządzenia do rehabilitacji kolan, z którego będą w stanie korzystać zarówno fizjoterapeuci, jak i sami pacjenci – w domu i na ulicach. Powstałe rozwiązanie składa się z trzech głównych elementów – zrobotyzowanego egzoszkieletu, pilota zdalnego sterowania i urządzenia gromadzącego dane. Lekki egzoszkielet został zaprojektowany w taki sposób, by można było go z łatwością dostosować do anatomii pacjenta. Może być używany w pozycji leżącej, siedzącej lub w czasie chodu. Urządzenie zasila akumulator litowy, który pozwala na ciągły ruch przez nawet cztery godziny i pozwala na przyłożenie do stawu kolanowego momentu siły sięgającego nawet 35 Nm. Urządzenie waży zaledwie trzy kilogramy, może być stosowane u pacjentów o wzroście od 1,50 do1,95 metra i masie ciała do 100 kilogramów. Dzięki wykorzystaniu technologii Bluetooth, egzoszkielet może być sterowany zdalnie z aplikacji na system Android zainstalowanej na tablecie, który stanowi część zestawu. Za jego pomocą można zapoznać się z powiadomieniami na temat problemów, takich jak przyłożenie zbyt dużej siły, a także informacjami na temat urządzenia, w tym o stanie akumulatora. Wybór trybu pracy pozwala użytkownikom kontrolować parametry takie jak prędkość, moment siły i zakres ruchu. Dzięki algorytmowi urządzenie umożliwia stosowanie elektrostymulacji funkcjonalnej przy pomocy egzoszkieletu, który moduluje opór mechaniczny wywierany na nogę. Urządzenie gromadzące dane wyświetla informacje dostarczane przez tensometry zainstalowane w egzoszkielecie i enkoder, który mierzy kąt stawu. Wszystkie te dane pozwalają na ocenę procesu rehabilitacji i dostosowania konfiguracji urządzenia do potrzeb pacjenta. System BELK przeszedł pomyślnie badania kliniczne w szpitalach w Cruces i Santiago – 20 pacjentów potwierdziło, że system jest wygodny w użyciu i nie wystąpiły żadne działania niepożądane. Pod koniec leczenia stwierdzono znaczącą poprawę chodu uczestników, a czas rehabilitacji uległ skróceniu z 12 do 9 sesji.
Tanie i szybkie rozwiązanie
„Ponieważ nasze urządzenie może być stosowane w domu, pacjenci oszczędzą na kosztach dojazdu do ośrodków rehabilitacyjnych”, dodaje Fernandez. „Co więcej, opatentowany system przekładni kablowych umożliwia tanią produkcję urządzenia, dzięki czemu jego cena będzie zbliżona do alternatywnych rozwiązań pomimo znacznie bardziej zaawansowanych funkcji”. Firma Gogoa obecnie oczekuje na przyznanie znaku CE, który jest wymagany do dopuszczenia urządzenia na rynek przez odpowiednie organy medyczne w Hiszpanii. Po uzyskaniu stosownych dopuszczeń i zgód firma zamierza wprowadzić swój egzoszkielet na europejski rynek przed złożeniem wniosków o dopuszczenie urządzenia na rynku amerykańskim do FDA – Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków.
Słowa kluczowe
BELK, staw, uraz, kolano, rehabilitacja, egzoszkielet, urządzenia ubieralne, chód
