Robo Rehab

Brug det - eller tab det.

Det velkendte råd gælder især for overlevende efter et slagtilfælde. Hvert år får 700.000 mennesker i USA et slagtilfælde. Omkring tre fjerdedele overlever, men mere end halvdelen lider af nedsat bevægelighed. Deres vej til bedring er lang og sej, da de smerteligt genlærer at bruge en arm eller et ben ved at gennemgå bevægelserne igen og igen med en fysioterapeut eller ergoterapeut.

Desværre bliver al den terapeuttid meget dyr, og sundhedsforsikringsselskaber har dramatisk reduceret mængden af ​​terapi, de vil refundere. Da jeg startede, var det tre til fem måneder, siger Susan Fasoli, MIT-forsker og ergoterapeut. Nu er vi heldige, hvis vi får patienter i tre uger.

Med mindre terapi kommer mange ofre for slagtilfælde aldrig så godt, som de kunne. Jo mere terapi du udfører, og jo mere intens terapien er, jo bedre er din evne til at genoprette funktionen efter et slagtilfælde, siger Richard Mahoney, præsident for Phybotics, en robotopstart i Westmont, NJ. Men hvis patienter kan fungere - selv med én hånd - kan deres forsikringsselskaber fortælle dem, at deres genoptræning er færdig. Og hvis træningen er alt for fokuseret på nogle få meget specifikke opgaver, kan det endda hæmme en mere generel restitution.

Gå ind i rehabiliteringsrobotter, som kan lette terapeutens belastning ved at levere visse behandlinger meget effektivt, i nogle tilfælde, der opnår dramatisk bedre resultater end konventionel terapi alene.

Rehabiliteringsrobotter, der er blevet forsket i mere end et årti, bliver testet på patienter i hele USA, Europa og Asien. Og de er lige begyndt at dukke op på klinikker til mere generel brug. Interactive Motion Technologies i Cambridge, MA, har solgt omkring to dusin systemer til armterapi til en pris af $5.000 til $70.000, siger firmadirektør Robert Parlow. En anden markedsleder, Hocoma fra Staefa, Schweiz, tilbyder et robot-gangsystem, som kombineres med et løbebånd for at hjælpe patienter med at lære at gå igen.

Beviser patientens fremskridt

Interactive Motions robotter er baseret på banebrydende arbejde af MIT-forskerne Neville Hogan og Hermano Igo Krebs ( se Robotisk vej til bedring , BØRN november 1999 ). Optimeret gennem årene er det grundlæggende design en robotarm, der fungerer i to dimensioner og hjælper med at genoprette skulder- og albuebevægelser ved omhyggeligt at guide patientens delvist lammede arm gennem passende bevægelser, igen og igen. Patienter ser en videoskærm og spiller verdens mest kedelige videospil med deres handicappede arm, siger Hogan, professor i maskinteknik og hjerne- og kognitiv videnskab, samt direktør for MIT Arm Lab. Robotten kan træne dem mere præcist end en menneskelig terapeut, og den bliver ikke træt. Inden for en time kan du lave omkring 1.000 gentagelser af bevægelse - meget mere end nogen nogensinde ville få inden for rammerne af en konventionel terapeut, siger Fasoli.

Ifølge Hogan har pilotundersøgelser gentagne gange vist værdien af ​​robottilgangen, siger fortalere. Patienter, der bruger robotten, har vist dobbelt så meget funktionel forbedring, på standard kliniske skalaer, som patienter, der har fået konventionel terapi, over de samme behandlingsperioder. Og de fortsætter med at gøre fremskridt i behandlingsprogrammer måneder eller år efter slagtilfældet.

Jeg tror, ​​det bliver en fantastisk supplerende terapi, siger Richard Hughes, fysioterapeut på Spaulding Rehabilitation Hospital i Boston, som forsker sammen med MIT-gruppen. Patienter kan generelt lide robotten. Mange tænker på, at det ligner et videospil. At bruge robotten på en meget struktureret måde gør det nemmere for dem at udføre bevægelserne - næsten som lånere af en helseklub på en træningsmaskine, tilføjer han.

MIT-gruppen samarbejder med rehabiliteringsklinikker i pilottest af nye enheder, der tilføjer lodrette bevægelser og håndledsbevægelser til robotarmen. Resultater fra tidlige tests er opmuntrende, siger Hogan. Laboratoriet arbejder også på systemer til restitution af underekstremiteterne, og han forestiller sig en familie af maskiner.

Ud over præcist at måle lemmernes bevægelser og reagere i overensstemmelse hermed for at opbygge patientens koordination og styrke, kan robotter modificere behandlinger i farten. På grund af denne fleksibilitet burde vi være i stand til at fremskynde læring ved belønningsplanen, siger Hogan. Hans laboratorium skriver nye algoritmer, der tilpasser robotresponsen for at give bedre resultater med færre gentagelser. Efterhånden som man bliver bedre og bedre, gør robotten mindre og mindre, siger han. Du bliver ved med at hæve barren. Du ønsker ikke at afskrække patienter, og du vil ikke have, at de skal sove. Tidlige test viser, at denne tilgang kan tredoble de funktionelle forbedringer af grundlæggende robotterapi i en given behandlingsperiode, siger han.

US Department of Veterans Affairs er en stor finansierer af forskning i rehabiliteringsrobotter. Blandt andre bestræbelser på VA's Palo Alto Rehabilitation Research and Development Center, har HF Machiel Van der Loos og andre efterforskere forfulgt et dobbeltarmsdesign, der kan hjælpe slagtilfældeoverlevere med at koordinere bevægelsen af ​​en skadet arm med deres anden arm til kombinerede opgaver som f.eks. klapper. (Fybotics arbejder på at kommercialisere dette system.) Mange andre grupper, både i USA og i udlandet, studerer aktivt robot-rehab-enheder til øvre eller nedre lemmer eller begge dele.

Nogle forskere udnytter potentielt komplementære fremskridt. Janis Daly, adjungeret lektor i neurologi ved Case Western Reserve's School of Medicine, studerer effekten på patienter, der kombinerer konventionel terapi med enten robotterapi eller med funktionel neuromuskulær stimulation (FNS) - det vil sige brugen af ​​et elektrisk signal til direkte aktivere en muskel. I foreløbige resultater viser patienter med robotterapi gode resultater for skulder- og armkoordination, mens patienter med FNS-behandling viser fremskridt i håndleds- og fingerkontrol. Vores patienter er så begejstrede; de forsøger at blive i behandling længere, rapporterer Daly.

Bevæbning af hjernen

Gennem hele dette arbejde er der stadig mange spørgsmål om mekanismerne, hvorved hjernen kan omkoble sig selv for at genvinde motorisk kontrol. Mens terapeuter omhyggeligt har samlet beviser for at evaluere specifikke procedurer, har de aldrig rigtig gjort arbejdet og udforsket den neurale aktivitet på samme tid, siger Phybotics's Mahoney. Hjernen sammensætter alle mulige budskaber om, hvordan man får armen til at bevæge sig og samle en kop op, siger MITs Fasoli. Det er en meget kompleks proces, og vi ved ikke meget om den.

Blandt dem, der angriber dette problem, har MIT-gruppen en ambitiøs plan om at overvåge mønstre af hjerneaktivitet via magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), mens en patient arbejder med robotarmen. Det vil ikke være et lille trick, da blandt andre forhindringer en MR-enhed i det væsentlige friter al elektronik, der er inden for rækkevidde, bemærker Hogan. Hans laboratorium arbejder på en umagnetisk version af armen, der indsamler data via optiske sensorer og betjenes af hydraulik.

Fortalere foreslår andre terapeutiske anvendelser af robotteknologi ud over slagtilfældegendannelse, herunder behandling af neurologiske tilstande såsom Parkinsons sygdom og cerebral parese, sportsmedicin og mere generel ortopædisk genoptræning. Og fremskridtene i forståelsen af, hvordan man bygger robotter, der interagerer sikkert med mennesker, burde betale sig i personlige robotter og andre enheder, forudser Van der Loos fra Palo Alto forskningscenter.

Efterhånden som forståelsen vokser og flere robotter kommer ind på rehabiliteringsklinikker, er eksperter interesserede i at udvikle versioner til uden for klinikken. Mens terapier vil ændre sig over tid, vil slagtilfælde ofre fortsætte med at få behandling i så kort en periode som muligt, indtil det er sikkert for dem at tage hjem, siger Fasoli. Med passende fjernovervågning fra et velbemandet center, kan robotudstyr tillade patienter at fortsætte intens terapi derhjemme. Generelt er Veterans Affairs meget proaktive for denne flytning af ansvar fra hospitalet til hjemmemiljøet, kommenterer Van der Loos. Sådan bliver det; sundhedsvæsenet bliver ikke billigere.

Et andet eksempel på denne tendens til hjemmet, siger Van der Loos, er Java Therapy, et fysisk rehabiliteringssystem på nettet skabt af David Reinkensmeyer og kolleger ved University of California, Irvine. Java Terapi tilbyder øvelser til slagtilfælderamte og andre med motoriske funktionsnedsættelser; dets fordele vil blive bedre, når dets besøgende er udstyret med robothardware, der tillader en bredere vifte af aktiviteter.

Men efterforskere understreger, at robotterne altid vil have brug for det menneskelige opsyn. Ingen, der udfører dette arbejde, forsøger at erstatte terapeuten; det kan du ikke, siger Mahoney. Efterhånden som robot-enheder bliver introduceret til klinikken, vil terapeuter varetage den samme rolle, men bruge robotikken som værktøj.

Vi får god feedback med hensyn til accept fra patienter og terapeuter, herunder terapeuter, der havde stor skepsis, siger Interactive Motion's Parlow. Det er bogstaveligt og billedligt talt at tage en belastning af dem. Klinikere, siger han, accepterer robotterne lettere efter at have installeret hardware til begrænsningsinduceret terapi - en populær tilgang, hvor et uskadet lem fastholdes for at hjælpe sin svækkede tvilling med at genvinde fuld funktion.

Vanskelige spørgsmål om refusion skal stadig løses med Medicare og andre betalere, siger Parlow. Men mens hans virksomheds første systemer alle gik til forskere, ender apparaterne nu for det meste på rehabiliteringshospitaler, der både udfører forskning og overvejer klinisk brug. Meget få andre tilgange har vist klare, kvantificerbare fordele for slagtilfældeofre, siger han. Pointen med kritisk masse ser ud til at komme.

skjule