Oparty na egzoszkielecie system rehabilitacji dla pacjentów po udarze
Udary to jedna z najpowszechniej występujących przypadłości, z którymi mierzy się europejska opieka zdrowotna: związane z nimi koszty sięgają ponad 62 mld EUR. Pacjenci po udarze muszą się liczyć z długoterminowym ograniczeniem sprawności fizycznej, a po rehabilitacji nawet najwięksi szczęściarze i tak nie odzyskują pełnej sprawności motorycznej. U pacjentów po udarach najczęściej obserwuje się hemiparezę górnych kończyn, a także (w 60 % przypadków) niezdolność używania niedomagającej kończymy w codziennych czynnościach. Oba te problemy były w centrum zainteresowania projektu RETRAINER, który koncentrował się na zadaniu osiągnięcia określonej pozycji kończyny w przestrzeni (rehabilitacji ręki) oraz chwytaniu przedmiotów (rehabilitacji dłoni). Technologia RETRAINER opiera się na osiągnięciach finansowanego w ramach 7 PR projektu MUNDUS, którego prace skupiały się na wielu różnych stopniach niepełnosprawności i poważnych upośledzeniach funkcji motorycznych. Projekt wykorzystał różne moduły interakcji, aby wykrywać intencję pacjenta (BCI, śledzenie wzroku, EMG) oraz zapewnić mu wsparcie (FES, aktywne napędy na szkielecie zewnętrznym). Poza zastosowaniem tych technologii do innej populacji projekt RETRAINER zmienił też paradygmat działania ze wspomagania na rehabilitację. Zespół ograniczył różnorodność modalności interakcji i skupił się na połączeniu opartej na EMG metody wykrywania intencji, pasywnego egzoszkieletu i metody FES na rzecz poprawy procesu rehabilitacji. „Podstawowe zapotrzebowanie od lekarzy i pacjentów dotyczyło umożliwienia systemowi wspierania użytkowników w poruszaniu ręką i dłonią bez jednoczesnego zastępowania ich. Aby odpowiedzieć na to zapotrzebowanie na proces rehabilitacji ręki, wybraliśmy kontrolowaną siłą mięśni elektrostymulację nerwowo-mięśniową (ang. Neuromuscular Electrical Stimulation, NMES) w celu kontrolowania ruchu ręki ze wsparciem egzoszkieletu”, mówi Maria Bulgheroni, koordynatorka projektu RETRAINER. NMES wykorzystuje dobrowolną, resztkową aktywność motoryczną pacjentów, aby zapoczątkować elektrostymulację, która będzie towarzyszyć ich ruchom. Pacjenci mogą tym samym bardziej zaangażować się w ćwiczenia rehabilitacyjne z drobną pomocą systemu NMES. System rehabilitacji opracowany w projekcie także korzysta z NMES, ale wymagał dokładnego dostrojenia w przypadku nadgarstka i palców. Aby każdy pacjent mógł uzyskać jak najlepsze wyniki, RETRAINER wykorzystuje matryce elektrod, które umożliwiają dokładną selekcję punktu stymulacji przy pomocy „wirtualnej elektrody”. Zespół projektu opracował też zestaw inteligentnych obiektów, aby kierować wykonywaniem codziennych zadań i pomagać w rehabilitacji wymagających tego obszarów ciała. „W porównaniu z odpowiednikiem opracowanym w projekcie MUNDUS, egzoszkielet RETRAINER został przebudowany, aby obniżyć jego masę, ułatwić montaż i zagwarantować zgodność z wytycznymi lekarzy. Zmieniliśmy wygląd ortezy dłoni korzystając z dobrodziejstw procesu wytwarzania przyrostowego. Opracowaliśmy też nowy stymulator i demultiplekser dla matrycy elektrod oraz dodaliśmy kompaktową jednostkę kontrolną wykorzystującą niedrogi komercyjny procesor. Wdrożyliśmy opartą na EMG strategię wykrywania dobrowolności, a także przeprojektowaliśmy i wzmocniliśmy obiekty interaktywne, wykorzystując najnowocześniejsze dostępne obecnie urządzenia RF. Wszystkie te zmiany wymagały ogromu pracy, ale umożliwiły zawrotny postęp”, mówi Bulgheroni. Choć technologia RETRAINER jest obecnie poddawana badaniom klinicznym, Maria Bulgheroni twierdzi, że wstępne wyniki są dla obu systemów bardzo obiecujące. „Wyniki kliniczne wykazują znacząco wyższą poprawę przywracania sprawności motorycznej u pacjentów korzystających z systemu RETRAINER w porównaniu do pacjentów z grupy kontrolnej. Wskazuje to na fakt, że koncepcja i strategia opracowana w projekcie RETRAINER w sposób korzystny i znaczący wpływają na proces rehabilitacji pacjentów po udarze”, dodaje z entuzjazmem. Konsorcjum rozważa już rozszerzenie populacji docelowej z pacjentów cierpiących na poważną postać niedowładu na pacjentów z niedowładem chronicznym, którzy mogą bardzo skorzystać na udostępnieniu systemów rehabilitacji w warunkach domowych.
Słowa kluczowe
RETRAINER, egzoszkielet, udar, powrót do zdrowia, MUNDUS, rehabilitacja ręki, rehabilitacja dłoni, elektrostymulacja nerwowo-mięśniowa, NMES, badanie kliniczne