За последние несколько лет инженеры Массачусетского технологического института успешно апробировали робототехнические устройства для оказания помощи больным инсультом, чтобы помочь им научиться контролировать свои руки и ноги. Теперь они на основе этих разработок создали методику, чтобы помочь детям с травмами головного мозга и различными нарушениями в двигательной сфере, таких, например, как ДЦП.
«Робототехническая терапия потенциально может способствовать снижению ущерба и облегчению состояния подростков с ДЦП», - говорит Хермано Иго Кребс, главный научный сотрудник факультета машиностроения МТИ и один из руководителей проекта.
Кребс и другие специалисты МТИ, в том числе профессор машиностроения Невилл Хоган, являются пионерами в использовании роботов для терапии, которое началось в конце 80-х годов ХХ века и с тех пор работают в этом направлении.
«Мы начали работать с пациентами после инсультов, потому что это самая распространенная категория людей с неврологическими нарушениями, сопровождающимися нарушениями движений, а затем начали использовать данную методику в других областях, включая ДЦП, а также рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и травмы спинного мозга», - сказал Кребс.
Различные модификации роботов для восстановления подвижности плеча и локтя, запястья и нижних конечностей были использованы в клинических испытаниях в течение более чем 15 лет с более чем 400 пациентами, перенесшими инсульт. В сотрудничестве с Департаментом по делам ветеранов только что завершено крупномасштабное, рандомизированное клиническое исследование подобных устройств.
Работа всех устройств базируются на одном принципе: для того, чтобы помочь восстановить связь мозга и мышц, используются робототехнические устройства, которые аккуратно направляют движение конечностей в нужном направлении, когда пациент пытается совершить конкретные движения.
Когда первые исследователи решили применить свои разработки для реабилитации детей с ДЦП, Кребс отнесся к этому с оптимизмом и высказал уверенность в том, что они добьются успеха, потому что у детей восстановление нервной системы происходит намного быстрее, чем у взрослых и она более пластична, а это означает, что они имеют больше возможностей для создания новых нейронных соединений.
Команда из Массачусетского технологического института уделяет особое внимание совершенствованию двигательной активности больных ДЦП, а также их способности совершать тонкие целенаправленные движения. Так, например, пациенты работают со специальным устройством для стимулирования мелкой моторики рук, которое подключено к компьютеру, при этом на мониторе отображаются задачи, аналогичные тем, которые используются в простых видеоиграх.
Типичной является задача, когда ребенок пытается двигать джойстик в направлении движущихся или стационарных целей, отображающихся на мониторе компьютера. Если ребенок начнет двигаться в неправильном направлении или вообще не движется, то роботизированные руки нежно подтолкнут руку ребенка в правильном направлении.
Кребс начал работать в области робототехнической терапии еще как аспирант МТИ почти 20 лет назад. В начале своей исследовательской деятельности он и его коллеги обнаружили, что очень важно для пациентов, перенесших инсульт сделать сознательные усилия во время физической терапии. Когда сигналы от мозга синхронны со вспомогательными движениями робота, они помогают мозгу образовывать новые нейронные соединения, которые помогают двигаться конечности восстановить свои собственные движения.
«Несмотря на то, что при инсульте погибает значительное количество нейронов, остальные нейроны могут очень быстро создать новые или укрепить уже имеющиеся синаптические связи даже неактивных синапсов», - говорит Кребс.
Для того, чтобы достичь определенных результатов при использовании этого вида терапии, требуется большое количество повторений движений - по крайней мере, 400 в час в течение одного занятия.
В настоящее время опубликованы результаты трех экспериментальных исследований с участием 36 детей. Они свидетельствуют о том, что в реабилитации больных ДЦП также может быть использована робототерапия. Результаты исследований свидетельствуют о том, что робототерапия помогает детям и способствует преодолению признаков ДЦП, достижения плавности и объема движений.
Исследователи впервые применили данный вид терапии в работе с пациентами после инсульта, поскольку он является наиболее широко распространенной проблемой - около 800 000 человек ежегодно страдают от инсультов в США. Около 10 000 детей в год в США каждый год выставляется диагноз ДЦП. «В конечном итоге, люди, которые перенесли инсульт в 70 или 80 лет, могли бы продлить свою жизнь в среднем на 5 или 6 лет после инсульта», - говорит Кребс. «В случае с ДЦП с ним приходится жить всю жизнь с рождения».
Большинство клинических испытаний работы устройства для реабилитации пациентов с ДЦП было проведено в детской больнице Blythedale графства Вестчестер, штат Нью-Йорк, и реабилитационной больнице Spaulding в Бостоне, а также некоторых клиниках за пределами США.
Кребс и его команда были сосредоточены в первую очередь на разработке робототехнических устройств для оказания помощи пациентам с ДЦП и разработки верхней части тела, но они также инициировали проект по разработке роботов для реабилитационной терапии нижних конечностей при ДЦП.
Кребс и Хоган работали в сотрудничестве со специалистами по ДЦП доктором Минди Айзен, бывшим руководителем Департамента по делам ветеранов, Управления по научным исследованиям и развитию, и в настоящее время являющимся директором и главным исполнительным директором Международного научно-исследовательского фонда (CPIRF), доктором Жоэль Маст, главным врачом и Барбарой Леденхайм, директором научных исследований в детской больнице Blythedale и Флетчером Макдауэллом, бывшим главным исполнительным директором реабилитационной клиники Burke и входящего в совет директоров CPIRF.
Деятельность специалистов Массачусетского технологического института по созданию робототехнических устройств для лечения ДЦП финансируется CPIRF и Niarchos-фондом, Департаментом по делам ветеранов в штате Нью-Йорк NYSCORE и Национальным центром медицинской реабилитации Eunice Kennedy Shriver Национального института детского здоровья и развития человеческих ресурсов.
По материалам MIT Tech Talk
ВИДЕО О ПРИМЕНЕНИИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ В РЕАБИЛИТАЦИИ ДЕТЕЙ С ДЦП