Udar mózgu pozostaje jedną z głównych przyczyn niepełnosprawności na świecie. Dla wielu pacjentów przeżycie ostrej fazy choroby to dopiero początek długiej drogi do odzyskania samodzielności. Jednym z największych wyzwań jest ponowna nauka chodzenia, ponieważ osłabienie mięśni, zaburzenia równowagi oraz ograniczona kontrola kończyn dolnych często utrudniają wykonywanie nawet podstawowych czynności. Naukowcy z Shirley Ryan AbilityLab oraz Northwestern University opracowali nowatorską metodę rehabilitacji, która może znacząco zmienić sposób prowadzenia terapii po udarze. W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma „Science Robotics” zaprezentowano system wykorzystujący egzoszkielety noszone jednocześnie przez terapeutę i pacjenta. Autorzy uważają, że rozwiązanie może połączyć zalety tradycyjnej fizjoterapii z precyzją nowoczesnej robotyki.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Na czym polega nowatorska terapia TEPI (Therapist-Exoskeleton-Patient Interaction) opracowana dla osób po udarze mózgu,
- W jaki sposób połączenie terapeuty i pacjenta za pomocą egzoszkieletów kończyn dolnych może wspierać naukę chodzenia,
- Jakie efekty uzyskano w pierwszym badaniu obejmującym ośmiu pacjentów po udarze,
- Dlaczego naukowcy uważają, że robotyka może uzupełniać pracę fizjoterapeutów i zwiększać skuteczność rehabilitacji neurologicznej.
Udar mózgu i trudna droga do odzyskania sprawności
Każdego roku niemal 800 tysięcy Amerykanów doświadcza udaru mózgu. Wielu z nich zmaga się później z trwałymi zaburzeniami ruchowymi. Jednym z najczęstszych problemów jest nieprawidłowy chód. Pacjenci często mają trudności z unoszeniem stopy, zachowaniem równowagi czy wykonywaniem płynnych ruchów kończynami dolnymi.
Powrót do sprawności wymaga zwykle miesięcy intensywnej rehabilitacji prowadzonej przez fizjoterapeutów. Celem terapii jest nie tylko poprawa parametrów ruchowych, ale również odzyskanie niezależności i pewności siebie. Mimo postępów w rehabilitacji neurologicznej proces ten pozostaje czasochłonny i bardzo wymagający zarówno dla pacjentów, jak i terapeutów.
Czym jest terapia TEPI?
Nowe rozwiązanie nazwano TEPI (Therapist-Exoskeleton-Patient Interaction), czyli interakcją terapeuta–egzoszkielet–pacjent. To pierwsza tego typu metoda rehabilitacji, w której zarówno terapeuta, jak i pacjent korzystają z egzoszkieletów kończyn dolnych.
Urządzenia są połączone wirtualnie na poziomie bioder i kolan za pomocą specjalnych elementów sprężynowo-amortyzujących. Takie połączenie pozwala na dwukierunkową wymianę sił pomiędzy obiema osobami. W praktyce oznacza to, że terapeuta może przekazywać pacjentowi informacje ruchowe poprzez własne ruchy nóg, jednocześnie odczuwając reakcję organizmu chorego. Powstaje w ten sposób nowa forma fizycznej współpracy pomiędzy człowiekiem, a robotyką rehabilitacyjną.
Jak działa połączenie terapeuty i pacjenta?
W klasycznej rehabilitacji fizjoterapeuta wspomaga ruch pacjenta ręcznie, korygując poszczególne elementy chodu. Takie podejście jest skuteczne, ale ma pewne ograniczenia. Jeden terapeuta może jednocześnie kontrolować jedynie wybrane aspekty ruchu. W przypadku bardziej złożonych ćwiczeń często konieczna jest pomoc kilku specjalistów. Nowa technologia ma to zmienić. Dzięki połączeniu obu egzoszkieletów terapeuta może wpływać na ruch całego ciała pacjenta w czasie rzeczywistym. Jednocześnie system pozwala automatycznie dostosowywać poziom wsparcia, oporu oraz informacji zwrotnej do aktualnych możliwości chorego.
Połączenie ludzkiej intuicji i robotyki
Autorzy badania podkreślają, że ich celem nie jest zastąpienie fizjoterapeutów przez roboty.
Rehabilitacja prowadzona przez terapeutę pozostaje podstawą powrotu do zdrowia dla wielu pacjentów, a badania te dają nadzieję na uzupełnienie tego standardu opieki – powiedział dr José L. Pons, kierownik naukowy w Shirley Ryan AbilityLab i profesor na Northwestern University.
Według badaczy największą zaletą nowego podejścia jest połączenie doświadczenia klinicznego terapeuty z możliwościami nowoczesnych systemów robotycznych.
Łącząc praktyczną adaptowalność fizjoterapii ze skalowalnością i precyzją systemów robotycznych, można umożliwić bardziej kompleksowy trening chodu angażujący całe ciało, bez konieczności udziału wielu terapeutów, a jednocześnie zapewnić reakcję w czasie rzeczywistym na wydajność pacjenta – umożliwiając dynamiczną regulację wsparcia, oporu i informacji zwrotnej – powiedział dr Lorenzo Vianello z Shirley Ryan AbilityLab.
Pierwsze wyniki są obiecujące
W badaniu wzięło udział ośmiu pacjentów po przebytym udarze mózgu. Naukowcy porównali efekty terapii TEPI z tradycyjną rehabilitacją prowadzoną przez terapeutę podczas chodzenia na bieżni. Wyniki wykazały, że zastosowanie nowego systemu wiązało się z:
- większym zakresem ruchu stawów,
- wydłużeniem długości kroku,
- zwiększeniem wysokości unoszenia kończyny,
- podobnym poziomem aktywacji mięśni jak w terapii konwencjonalnej,
- wysokim poziomem motywacji pacjentów,
- dużym zadowoleniem z terapii.
Choć badanie miało charakter pilotażowy, wyniki sugerują, że technologia może wspierać bardziej efektywną naukę prawidłowego wzorca chodu.
Korzyści także dla terapeutów
Nowe rozwiązanie może przynieść korzyści nie tylko pacjentom. Fizjoterapeuci pracujący z osobami po udarze często wykonują intensywną pracę fizyczną, co zwiększa ryzyko przeciążeń i urazów.
Pozwalając terapeutom kierować ruchami pacjenta poprzez ruchy jego własnych nóg, TEPI może stanowić istotne uzupełnienie konwencjonalnego treningu chodu w rehabilitacji po udarze, redukując wysiłek fizyczny, który może przyczyniać się do zmęczenia i kontuzji u terapeutów podczas terapii manualnej” – powiedział dr Emek Barış Küçüktabak.
Może to mieć szczególne znaczenie w ośrodkach rehabilitacyjnych, gdzie liczba pacjentów wymagających terapii stale rośnie.
Rehabilitacja poza kliniką
Badacze nie zamierzają ograniczać zastosowania technologii wyłącznie do treningu na bieżni. Kolejne etapy projektu obejmują ocenę skuteczności systemu podczas:
- chodzenia po zwykłym podłożu,
- wchodzenia po schodach,
- przechodzenia z pozycji siedzącej do stojącej,
- wykonywania codziennych czynności funkcjonalnych.
Naukowcy planują również opracowanie bardziej dostępnych i skalowalnych wersji systemu.
Przyszłe prace będą również dotyczyć bardziej dostępnych i skalowalnych systemów, które mogą rozszerzyć rehabilitację pod okiem terapeuty na dom i wspierać opiekę zdalną – powiedział dr Matthew R. Short z Uniwersytetu Delaware.
Czy egzoszkielety zmienią przyszłość rehabilitacji neurologicznej?
W ostatnich latach robotyka coraz śmielej wkracza do rehabilitacji. Dotychczas wiele rozwiązań koncentrowało się jednak na automatycznym prowadzeniu ruchu pacjenta według wcześniej zaprogramowanych wzorców. TEPI proponuje zupełnie inne podejście. Zamiast zastępować terapeutę, technologia wzmacnia jego możliwości, pozwalając na bardziej naturalną i spersonalizowaną interakcję z pacjentem. Jeśli wyniki zostaną potwierdzone w większych badaniach klinicznych, rozwiązanie może przyczynić się do poprawy skuteczności rehabilitacji neurologicznej oraz zwiększenia dostępności terapii dla osób po udarze.
Główne wnioski
- Naukowcy z Shirley Ryan AbilityLab i Northwestern University opracowali system TEPI, w którym terapeuta i pacjent korzystają z połączonych wirtualnie egzoszkieletów umożliwiających dwukierunkową interakcję podczas treningu chodu.
- W badaniu opublikowanym w Science Robotics uczestniczyło ośmiu pacjentów po udarze. Terapia TEPI wiązała się z większym zakresem ruchu stawów, wydłużeniem kroku oraz zwiększeniem wysokości unoszenia kończyny w porównaniu z konwencjonalną rehabilitacją.
- Nowe podejście łączy adaptacyjność fizjoterapii z precyzją systemów robotycznych, umożliwiając dynamiczne dostosowywanie wsparcia i informacji zwrotnej do aktualnych możliwości pacjenta.
- Badacze planują rozszerzyć zastosowanie technologii na chodzenie po zwykłym podłożu, pokonywanie schodów oraz rehabilitację domową i zdalną, co może zwiększyć dostępność terapii neurologicznej w przyszłości.
Źródło:
- https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adz9628
