O exosuit robótico macio faz os sobreviventes de derrame andarem mais rápido e mais longe

Resumo: Um novo exosuit de robótica suave traz melhorias imediatas na velocidade de caminhada e resistência para quem está se recuperando de um derrame.

Fonte: Wyss Institute

O AVC é a principal causa de incapacidade grave de longo prazo nos Estados Unidos, com aproximadamente 17 milhões de pessoas a sofrerem a cada ano. Cerca de 8 em cada 10 sobreviventes de AVC sofrem de “hemiparesia”, uma paralisia que normalmente afeta os membros e músculos faciais de um lado do corpo e, muitas vezes, causa graves dificuldades para caminhar, perda de equilíbrio com aumento do risco de queda. como fadiga muscular que se instala rapidamente durante os esforços. Muitas vezes, essas deficiências também impossibilitam a realização de atividades básicas do dia-a-dia.

Para permitir que os pacientes com AVC se recuperem, muitos centros de reabilitação recorreram a exoesqueletos robóticos. Mas, embora agora haja uma série de dispositivos interessantes que permitem que as pessoas voltem a andar e que inicialmente eram totalmente incapazes de fazê-lo, ainda há pesquisas ativas significativas tentando entender a melhor forma de aplicar a robótica vestível para a reabilitação após o derrame. Apesar da promessa, as diretrizes de prática clínica recentes agora até recomendam contra o uso de terapias robóticas quando o objetivo é melhorar a velocidade de caminhada ou a distância.

Em 2017, uma equipe multidisciplinar de engenheiros mecânicos e elétricos, designers de roupas e especialistas em reabilitação neurológica no Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia de Harvard e na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) John A. Paulson e na Faculdade de Saúde da Universidade de Boston (BU) E Ciências da Reabilitação: Sargent College mostrou que um exosuit robótico macio que auxilia o tornozelo, amarrado a uma bateria externa e motor, foi capaz de melhorar significativamente as funções biomecânicas da marcha em pacientes com AVC quando usado enquanto caminhava em uma esteira. O esforço da equipe interinstitucional e interdisciplinar foi liderado pelos membros do corpo docente de Wyss, Conor Walsh, Ph.D. e Lou Awad, PT, DPT, Ph.D, juntamente com Terry Ellis, Ph.D., PT, NCS da BU.

Agora, a mesma equipe deu um passo crítico na tradução de sua tecnologia para uma estratégia de reabilitação. Usando uma versão não amarrada do exosuit que carrega sua própria bateria e motor, eles mostraram em uma coorte de seis sobreviventes pós-AVC com hemiparesia que seu dispositivo poderia aumentar significativamente a velocidade de caminhada dos indivíduos em uma média de 0,14 metros por segundo, com um indivíduo caminhando até 0,28 metros por segundo mais rápido. Esses mesmos indivíduos, quando solicitados a caminhar o mais longe possível em 6 minutos, conseguiram percorrer 32 metros a mais, em média, sendo que uma pessoa percorreu mais de 100 metros. Essas descobertas foram publicadas no IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology (OJEMB).

“A grande maioria das pessoas que tiveram um AVC anda devagar e não consegue andar muito. Caminhadas mais rápidas e mais distantes após a fisioterapia estão entre os resultados mais importantes desejados por pacientes e médicos. Se nem a velocidade nem a distância forem alteradas por uma terapia, seria difícil considerar que a terapia seja eficaz “, disse Lou Award, PT, DPT, Ph.D. do Wyss Institute Associate Faculty, o primeiro autor do estudo que correspondeu as descobertas para IEEE OJEMB junto com Walsh. “Os níveis de melhoria na velocidade e distância que encontramos em nosso estudo exploratório superaram nossas expectativas para um efeito imediato sem nenhum treinamento e destacam a promessa da tecnologia de exosuit.” Awad também é Professor Assistente na Faculdade de Saúde e Reabilitação da BU: Sargent College e Diretor do Laboratório de Recuperação Neuromotora.

O exosuit implantado neste estudo pesa menos de cinco quilos e tem como alvo os membros de sobreviventes de AVC durante fases distintas do ciclo da marcha. Totalmente móvel, é alimentado por uma bateria e acionado por uma unidade atuadora usada nos quadris. Ele fornece força mecânica aos tornozelos por meio de um mecanismo baseado em cabos, por meio do qual os cabos e outras partes do exosuit são ancorados ao corpo por tecidos funcionais leves. Somando-se ao seu baixo peso e potencial para reduzir as assimetrias da marcha está o fato de que os pacientes o usam apenas no lado parético prejudicado, ao contrário dos sistemas de exoesqueleto rígidos – muitos dos quais precisam ser usados ​​em ambos os lados.

Isso mostra uma pessoa caminhando com o exosuit
O exosuit robótico macio (mostrado ao lado) foi usado por pacientes com AVC no lado hemiparético de seus corpos. Ao ajudar durante as fases de apoio e balanço de seus ciclos de marcha, permitiu que eles andassem mais rápido e mais longe em uma passarela de 30 metros. A imagem é creditada ao Rolex Awards / Fred Merz.

A equipe de Walsh projetou o exosuit para auxiliar na flexão plantar, o movimento do tornozelo que empurra o pé para o chão durante a fase de apoio do ciclo da marcha, e com dorsiflexão, em que o pé é levantado e os dedos puxados em direção à canela durante a fase de balanço. Ambos os movimentos são variavelmente prejudicados na caminhada hemiparética pós-AVC, e os sobreviventes costumam exibir um “pé caído”, uma incapacidade de levantar o pé a partir dos tornozelos. Walsh, cujo grupo foi o pioneiro e amplamente validado a tecnologia de exosuit suave nos últimos anos, também é o Professor Paul A. Maeder de Engenharia e Ciências Aplicadas no SEAS e o Fundador do Laboratório de Biodesign de Harvard.

Para demonstrar a ampla aplicabilidade de sua abordagem em sobreviventes de AVC com hemiparesia, a equipe se concentrou em seis indivíduos hemiparéticos com diferentes gravidades e tipos de deficiências, todos entrando em uma fase crônica. Após uma avaliação clínica inicial dos pacientes e ajustes do exosuit aos indivíduos, os pesquisadores realizaram uma série de testes em uma passarela de 30 metros. Usar o exosuit sem motorização não causou nenhuma desvantagem em relação à velocidade de caminhada dos participantes, distâncias ou custos de energia em comparação com quando eles não estavam usando o exosuit. Quando o exosuit foi ligado, “vimos melhorias importantes e imediatas na velocidade de caminhada e na distância, resultados significativos que fazem uma diferença real na vida cotidiana de indivíduos que sofreram um derrame. É este tipo de resultados clinicamente significativos que estimulam a excitação entre fisioterapeutas e outros na comunidade de reabilitação ”, disse o co-autor Ellis, Ph.D., PT, NCS, Diretor do Centro de Neurorreabilitação do Sargent College e Professor Associado e Presidente de Fisioterapia na BU.

“Nossas equipes clínicas e de engenharia em Harvard e na Universidade de Boston estão altamente motivadas por esses resultados para refinar a tecnologia e estudar seu impacto imediato em sobreviventes de derrame com uma ampla gama de habilidades de caminhada. Também estamos ansiosos para explorar as aplicações terapêuticas em ambientes clínicos e nas caminhadas diárias em casa e na comunidade ”, disse Awad.

“Este estudo da equipe mostra lindamente como a tecnologia de exosuit desenvolvida no Wyss Institute e seus parceiros pode fazer uma diferença real na vida de muitos sobreviventes de derrame, e é uma demonstração convincente de como o modelo de tradução do Instituto cria e impulsiona rapidamente novas soluções a alguns de nossos principais problemas de saúde que podem mudar a vida dos pacientes para melhor ”, disse o diretor fundador do Wyss Institute, Donald Ingber, MD, Ph.D., que também é professor de Biologia Vascular Judah Folkman na Harvard Medical School e no Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, bem como Professor de Bioengenharia no SEAS.

Sobre este artigo de pesquisa em neurociência

Fonte:
Wyss Institute
Contatos de mídia:
Benjamin Boettner – Wyss Institute
Fonte da imagem:
A imagem é creditada ao Rolex Awards / Fred Merz.

Veja também

Este é um diagrama do estudo

Pesquisa original: Acesso livre
“Caminhando mais rápido e mais longe com um exosuit robótico macio: implicações para a assistência e reabilitação da marcha pós-AVC”. por Lou Award et al.
IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology doi: 10.1109 / OJEMB.2020.2984429

Resumo

Andando mais rápido e mais longe com um exosuit robótico macio: implicações para a assistência e reabilitação da marcha pós-AVC

Objetivo: Os exosuits robóticos macios podem melhorar a mecânica e a energia da caminhada após o derrame. Com base neste trabalho anterior, avaliamos os efeitos do primeiro protótipo de um exosuit robótico macio portátil.

Métodos: Mudanças induzidas por exosuit na velocidade de caminhada no solo, distância e gasto de energia de indivíduos após o AVC foram avaliadas estatisticamente e comparadas com pontuações de diferença clinicamente importantes mínimas.

Resultados: Comparado a caminhar sem o exo-fato usado, as Conclusões: Indivíduos após o AVC podem aproveitar o plantarflexor parético e a assistência do dorsiflexor fornecida por exo-fatos robóticos macios para alcançar aumentos clinicamente significativos em velocidade e distância.

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