211service.com
Personlige eksoskeletter til paraplegikere
Eksoskeletter – bærbare, motoriserede maskiner, der kan hjælpe en persons bevægelser – har stort set været begrænset til film eller militær brug, men de seneste fremskridt kan snart bringe enhederne hjem til folk med lammelse.
Assisterede trin: En patient med lammelse står ved hjælp af Berkeley exoskelettet. Eksoskelettet bevæger patientens hofter og knæ for at efterligne en naturlig gang.
Hidtil er exoskeletons blevet brugt til at øge styrken af soldater eller til at hjælpe indlagte slagtilfældepatienter med at lære at gå igen. Nu har forskere ved University of California, Berkeley, demonstreret et eksoskelet, der er bærbart og lader paraplegikere gå i en relativt naturlig gangart med minimal træning. Det kan være en forbedring for personer med rygmarvsskader, som tilbringer meget tid i kørestole, hvilket kan forårsage sår eller knogleforringelse.
Eksisterende medicinske eksoskeletter til patienter, der har mistet funktion i deres nedre ekstremiteter, er enten ikke blevet udstyret med strømkilder eller er designet til fastgjort brug i rehabiliteringsfaciliteter for at korrigere og konditionere en patients gang.
I modsætning hertil kombinerer Berkeley exoskelettet friheden ved ikke at være tøjret med en naturlig gangart, siger Katherine Strausser, ph.d.-kandidat og en af de ledende forskere i Berkeley-projektet. I sidste uge på ASME Dynamic System and Control Conference i 2010 i Cambridge, Massachusetts, præsenterede Strausser eksperimentelle resultater fra fire paraplegikere, der brugte eksoskeletet.
Andre mobile eksoskeletter - som dem, der er udviklet af virksomheder som Rex Bionics eller Cyberdene - forsøger ikke at efterligne en naturlig gangart, siger Strausser. Fordi gang er en dynamisk bevægelse, der i det væsentlige falder fremad, siger Strausser, vælger mange designs en shuffle i stedet for en naturlig gangart, fordi det er sikrere og meget nemmere. Men at efterligne en naturlig gangart efterligner effektiviteten af naturlig gang og belaster ikke hofterne, siger Strausser.
Berkeley-enheden, som rummer en computer og batteripakke, spændes fast på en brugers ryg som en rygsæk og kan køre seks til otte timer på én opladning. Pumper driver hydraulikvæske til at bevæge hofte og knæ på samme tid, så hoften svinger gennem et trin, når det ene knæ bøjes. Enheden planlægger gangbaner baseret på data (om lemmervinkler, knæbøjning og tåfrihed) indsamlet fra folks naturlige gangarter. Tryksensorer i hver hæl og fod sørger for, at begge fødder ikke forlader jorden på samme tid.
Berkeley-programmet var vellykket. De fire paraplegikere beskrevet i Straussers tale, hvoraf tre havde siddet i kørestol i årevis, var i stand til at gå med enheden efter kun to timers træning. Det er meget nemt at gå i, siger Strausser. Den bevæger dit ben præcis, som du ville gøre i din normale gang. For at begynde et trin kræver exoskeletet, at en bruger trykker på en knap på en fjernbetjening; teamet arbejder på en mere intuitiv grænseflade.
Ved udformningen af det medicinske eksoskelet – som bruger dele fra to militære eksoskeletter – havde teamet brug for controllere og et design, der tager højde for brugerens manglende styrke. Mens militære eksoskeletter arbejder med en soldats bevægelse for at tilføje styrke, gør medicinske eksoskeletter det modsatte, idet de kæmper mod forkerte gangarter eller udfører gangarten, forklarer Strausser. Det største problem er at holde en person trygt og sikkert ind i ’exo’en, siger hun. Efter felttest på University of Virginia's Klinisk bevægelsesanalyse og motorisk præstationslaboratorium sidste år udviklede gruppen et proprietært design, der forhindrer brugerne i at glide ud af eksoskelettet og fordeler vægten af maskinen på 80 pund. Gruppen planlægger at gøre enheden lettere og lave en billig version, som patienterne kan bruge i deres hjem. (Forskergruppen er tilknyttet et firma, Berkeley Bionics, der planlægger at begynde at sælge en form for teknologien.)
Generelt synes jeg, det er en meget god enhed, siger Panagiotis Artemiadis, en MIT-forsker, der hørte Straussers tale. Han er ved at udvikle et eksoskelet kaldet MIT-SkyWalker, der hjælper patienter med slagtilfælde med at øve sig i at gå på en maskine, der ligner et løbebånd. Han siger, at han kan forestille sig, at Berkeley-enheden bliver brugt af patienter i deres hjem, især hvis forskerne reducerer vægten.
Andre mobile eksoskeletter til at hjælpe lammede mennesker er lige begyndt at komme på markedet. tysk selskab Argo Medical Technologies udgiver sit første produkt, et 100.000-euro-eksoskelet beregnet til brug på afvænningscentre, i oktober. Virksomheden planlægger at frigive en hjemmeversion kort efter til omkring halvdelen af prisen. I modsætning til Berkeley exoskelettet tager dette, kaldet ReWalk, brugeren et par uger om at lære. Det er som at få et kørekort, siger John Frijters, vicedirektør for forretningsudvikling for Argo. ReWalk kan tilpasses, i stand til at skræddersy sensorernes følsomhed, skridtlængde og skridt afhængigt af, hvordan brugeren har det. Den vejer omkring 45 pund og kører otte til 10 timer på en opladning, ifølge Frijters.
Mens ReWalk endnu ikke har data at dele om fordelene ved at bruge exoskeletons, har snesevis af patienter testet ReWalk, og de nyder alle fordelen ved at være aktive, siger Frijters. De har mulighed for at rejse sig fra kørestolen og gå igen. Det er meget følelsesladet.