柔软的机器人骨骼可以使中风幸存者走得更快

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导读:中风是美国严重持久残疾的首要缘由,每年约有1700万人履历中风。年夜约每10名中风幸存者中就有8名患有“偏瘫”,这凡是会影响到他们的四肢和身材一侧的面部肌肉,而且凡是会招致严

中风是美国严重持久残疾的首要缘由,每年约有1700万人履历中风。年夜约每10名中风幸存者中就有8名患有“偏瘫”,这凡是会影响到他们的四肢和身材一侧的面部肌肉,而且凡是会招致严重的行走坚苦、掉往均衡和摔倒的风险增添,由于肌肉疲惫很快就会在熬炼进程中呈现。凡是,这些妨碍也禁止他们停止根基的日常勾当。

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为了恢复中风患者,很多康复中间正在寻觅机械人外骨骼。但是,虽然有一系列令人高兴的装备可以让刚最先不克不及走路的人再次行走,但仍有很多积极的研讨试图领会若何最好地将可穿着机械人使用于中风后的康复。虽然远景看好,但比来的临床理论指南甚至建议,当方针是进步步行速度或步行间隔时,不保举机械人疗法。

2017年,来自哈佛年夜学Wyss生物创意工程学院、约翰·保尔森工程与使用迷信学院(SEAS)和波士顿年夜学(BU)卫生学院的机械工程师、电气工程师、古装设计师和神经康复专家构成了一个康复迷信多学科团队:萨金特学院(Sargent College)的研讨注解,毗连内部电池和电机的脚踝辅佐软机械人夹克在跑步机下行走时可以明显佩带。跨机构和跨学科团队的任务由Wyss的教员Conor Walsh博士带领。与麻省理工学院的卢·阿瓦德博士、麻省理工学院的戴普和波士顿年夜学的特里·埃利斯博士一路。

此刻,统一个团队在将其手艺转化为康复战略方面迈出了要害的一步。他们利用带有电池和马达的无束厄局促外衣,并在一组六名中风后偏瘫幸存者身上展现了他们的装备可以明显进步个别的均匀行走速度,均匀行走速度为0.14米/秒到0.28米/秒。当这些人被请求在6分钟内走得更远时,他们均匀能走32米,而一小我能走100米以上。这些发明颁发在美国电气和电子工程师学会医学和生物工程开放杂志上。

“尽年夜大都中风患者行走迟缓,不克不及走得太远。理疗之后,快走是病人和临床大夫都但愿的最主要的成果。假如医治不改动速度或间隔,就很难以为这种医治是有用的。”本研讨的第一作者,美国麻省理工学院威斯学院副传授娄和沃尔什配合取得博士学位,这些发明与美国电气和电子工程师协会的OJEMB相婚配。“我们在摸索性研讨中发明的速度和间隔改良程度超越了我们在没有任何练习的环境下预期的即时结果,并凸起了外顺应手艺的远景。”Awad仍是BU安康与康复研讨所的助理传授:萨金特研讨所和神经活动恢复尝试室的主任。

这项研讨中利用的外衣分量不到5公斤,方针是中风幸存者步态周期分歧阶段的四肢。它是完整可挪动的,由电池供电,由装置在臀部的致动器启动。它经由过程基于线缆的机制将机械动力传递到脚踝,如许,线缆和外衣的其他部门经由过程轻质功用性纺织品固定在身材上。与刚性外骨骼零碎分歧,患者只能将它戴在受伤坐骨神经的一侧,这进一步增添了它的分量,削减了步态的不合错误称性。与刚性外骨骼零碎分歧,后者必需佩带在两侧。

沃尔什的团队设计了一件外衣来帮忙足底曲折,在步态周期的站立阶段,脚踩在空中的脚踝长进交运动和背屈(背屈),在此时代,脚被抬起,脚趾被拉起并向胫骨标的目的摆动。这两种活动城市在中风后的行走进程中遭到分歧水平的毁伤。幸存者常常表示出“不变上去”,也就是说,他们不克不及把脚从脚踝上抬起来。在曩昔的几年里,Walsh的团队率先开辟并普遍验证了软涂层手艺,他仍是SEAS工程和使用迷信学院的Paul A. Maeder传授和哈佛年夜先生物设计尝试室的开创人。

为了证实该方式在偏瘫中风幸存者中的普遍合用性,该团队重点存眷了6名分歧严重水平和分歧毁伤类型的偏瘫患者,他们都进进了慢性病阶段。在对患者停止初步临床评价并调剂小我外衣后,研讨职员在30米的人行道长进行了一系列测试。与不穿衣服的介入者比拟,穿没有能量的衣服不会对介入者的行走速度、间隔或能量耗损发生任何晦气影响。穿上防护服后,“我们发明行走的速度和间隔当即获得了改良,这是一个有意义的成果,对中风患者的日常糊口发生了真正的影响。”

“哈佛年夜学和波士顿年夜学的工程和临床团队遭到这些成果的激烈鼓励,努力于改良这项手艺,并研讨其对具有普遍步行才能的中风幸存者的直接影响。”我们也巴望在临床情况和情况中摸索医治使用,天天在家和在社区中漫步。”阿瓦德说。

“该团队的这项研讨很好地证实了Wyss研讨所及其协作同伴开辟的exosuit手艺可以或许真正改动很多中风幸存者的糊口,这无力地证实了该研讨所的翻译模子可以或许疾速缔造和推行新的处理计划。怀斯研讨所的开创主任唐纳德·因格博博士说,他也是哈佛医学院犹年夜·福克曼的血管生物学传授、波士顿儿童病院血管生物学项目传授和SEAS的生物工程学传授。


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本文作者2020-7-31 06:00 PM
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