Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Proceedings of the International Conference Biomedical Innovations for Healthy Longevity
  • Активное долголетие
  • Vitacoin

Робот-тренер для детей с ДЦП

Детский церебральный паралич (ДЦП) – хроническое заболевание, связанное с поражением центральной нервной системы в перинатальном периоде и характеризующееся двигательными расстройствами. Симптомы ДЦП чаще всего включают нарушение походки, приводящее со временем к заболеванию суставов, медленную скорость ходьбы, ограничение подвижности суставов, короткие шаги при ходьбе, шаткость, отсутствие опоры на пятку и прочие. Для таких детей характерно полуприседание – ноги согнуты в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах, опора на пальцы ног.

Группа профессора Сунила Агравала (Sunil Agrawal) из Колумбийского университета провела пилотное исследование роботизированного метода тренировки мышечной силы и координации, которая улучшает осанку и походку.

Нарушения походки с чрезмерным сгибанием в коленных суставах («приседающая» походка) обусловлены слабостью (гипотонусом) мышц-разгибателей, которые не способны поддерживать тело в вертикальном положении, в сочетании с избыточной силой (гипертонусом) мышц-сгибателей. Камбаловидная мышца – одна из мышц-разгибателей, которая располагается на голени, ее недостаточное напряжение играет важную роль в формировании шаткости и неустойчивости тела в вертикальном положении.

musculus_salens.jpg

Исходя из того, что одной из основных причин нарушений походки является слабость камбаловидной мышцы, исследователи предположили, что тренировочная ходьба с нагрузкой на таз будет укреплять мышцы-разгибатели, в том числе камбаловидную мышцу, и улучшать координацию при ходьбе. Они решили вместо традиционных тренировок на беговой дорожке с постоянной нагрузкой усиливать нагрузку постепенно.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи спроектировали роботизированную систему «привязанное к тазу вспомогательное устройство» (Tethered Pelvic Assist Device TPAD). Система представляет собой легкий пояс с электронной «начинкой», которое можно запрограммировать на создание нагрузки на таз нужной интенсивности и в нужном направлении во время тренировки на беговой дорожке.

Исследователи занимались с шестью детьми, страдающими ДЦП. Было проведено 15 занятий по 16 минут в течение 6 недель. Во время тренировки на беговой дорожке дети носили TPAD, к которому было подключено несколько проводов. Нагрузка в каждом отдельном случае создавалась в режиме реального времени приводом, зафиксированном на неподвижной раме вокруг беговой дорожки, на основании данных, получаемых с камер.

TPAD.jpg

Схематическое изображение работы роботизированного устройства TPAD во время занятий пациентов с ДЦП. Источник: Sunil Agrawal/Columbia Engineering.

Исследователи запрограммировали TPAD создавать дополнительную нагрузку на центр таза, направленную вниз, чтобы интенсивно разрабатывать камбаловидную мышцу. Сила нагрузки была эквивалентна 10% от массы тела, что соответствует нагрузке здорового ребенка, несущего школьный рюкзак. Это был минимальный вес, необходимый для достижения заметного улучшения осанки и походки.

Занятие с устройством TPAD ребенка с нарушением походки при ДЦП.
Источник: Sunil Agrawal/Columbia Engineering.

TPAD – уникальное в своем роде устройство, так как оно добавляет во время занятия только необходимую нагрузку, при этом ношение его самого не утяжеляет тренировку.

Исследователи сравнили силу и координацию мышц по данным электромиографии, полученным на первом и последнем занятиях курса, а также постоянно наблюдали за характером движения (кинематикой) и распределением нагрузки при вертикальном неподвижном положении тела на протяжении всего курса.

Было обнаружено, что в целом состояние мышечной системы заметно улучшилось. Отмечен прогресс по таким показателям, как осанка, координация, походка, в том числе длина шага, амплитуда движений в суставах нижней конечности, распределение нагрузки на стопу. Кроме того, родители детей, участвовавших в исследовании, отметили улучшения у них двигательных функций. Занятия с устройством TPAD действительно перспективно для реабилитации детей с ДЦП.

Исследователи планируют провести крупное исследование для получения более достоверных данных и возможности проверить большее количество показателей. Кроме того, они не исключают возможность применения TPAD у детей с гемиплегической и тетраплегической формами ДЦП.

Статья J. Kang et al. Robot-driven downward pelvic pull to improve crouch gait in children with cerebral palsy опубликована в журнале Science Robotics.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Columbia Engineerig: Robot-driven Device Improves Crouch Gait in Children with Cerebral Palsy.


Читать статьи по темам:

медицина внедрение высоких технологий физическая активность Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

«Большой брат» в таблетке

Встроенный в первую одобренную FDA «умную» таблетку Abilify MyCite датчик позволит зафиксировать, когда пациент ее принял и принял ли вообще.

читать

Носимая электроника в медицине

Кардиолог Ярослав Ашихмин – об оптических сенсорах, оценке уровня стресса и применении смартфонов в медицине.

читать

Будущее микроробототехники

Специалист по робототехнике Сергей Фатиков – о разнообразии микро- и нанороботов, сфере их применения и перспективах развития.

читать

Радиочастотная абляция против артрита

Неинвазивная процедура при остеоартрите коленного сустава дает лучший эффект, чем инъекции стероидов.

читать

Живые деньги

В этом году предположительно будут поставлены новые рекорды по объему инвестиций в сферы наук о жизни и цифровой медицины.

читать