Движение должно продолжаться: экзокостюмы для переживших инсульт
При инсульте нарушается кровоснабжение мозга. Главный орган не получает питательных веществ и кислорода из крови. Кислородное голодание приводит к гибели нейронов, ответственных за движение, речь, обработку информации, память. Это происходит из-за закупорки артерий сгустком крови или кровоизлиянием в мозг, вызванным лопнувшим сосудом.
Инсульт уносит чью-то жизнь каждые 6 секунд. Это вторая причина смерти людей старше 60 лет и пятая — для людей в возрасте от 15 до 59 лет. От инсульта умирает больше людей, чем от СПИДа, туберкулеза и малярии вместе взятых. Ежегодно инсульт настигает около 15 миллионов человек в мире. Примерно 6 миллионов из них умирают. 8 из 10 выживших после удара получают инвалидность и диагноз «хронический гемипарез» — паралич конечностей и мимических мышц, чаще всего, на одной стороне тела. Людям с гемипарезом трудно ходить и держать равновесие. Их мышцы устают до отказа за считанные метры пути. Повседневные дела превращаются в настоящее испытание.
Биоинженеры разрабатывают различные приспособления, призванные облегчить жизнь перенесшим инсульт. Существует множество экзокостюмов — конструкций, которые берут на себя часть движения и облегчают нагрузку на опорно-двигательный аппарат. Большинство роботизированных костюмов, перемещающихся синхронно с человеком, тяжелые. Некоторые из них нужно надевать на обе стороны тела, а не только на парализованные конечности. Это неудобно и дорого.
В 2017 году команда инженеров-механиков, электротехников, дизайнеров одежды и нейрореабилитологов разработала мягкий роботизированный экзокостюм. Приспособление со встроенным двигателем питалось от внешнего аккумулятора и поддерживало лодыжку при ходьбе. Экзокостюм помогал людям с парализованной ногой сгибать и разгибать ступню при подъеме и опускании ноги на землю. Ученые протестировали механизм на живых пациентах и продолжили совершенствовать конструкцию.
Новое исследование упомянутой группы разработчиков, прилетевшее в IEEE Xplore из Института биологической инженерии Wyss при Гарвардском университете, показало, что мягкий экзокостюм можно эффективно применять для реабилитации после инсульта. В экспериментах, описанных в статье, участвовали 6 человек, переживших инсульт, с различной тяжестью двигательных нарушений. Добровольцы ходили по беговой дорожке длиной 30 метров. Ученые сравнивали скорость передвижения и пройденное расстояние в экзокостюме и без него.
Среднее увеличение скорости в экзоскелете составило 0,14 метра в секунду. Один из добровольцев смог ускорить шаг на 0,28 метра в секунду. За 6 минут ходьбы пройденное расстояние увеличилось, в среднем, на 32 метра. Рекордный показатель составил 100 метров. «Подавляющее большинство людей, перенесших инсульт, ходят медленно и не могут преодолевать большие расстояния, — отметил ведущий автор исследования Лу Орд, — Ускорение и ходьба на дальние дистанции являются одними из наиболее важных результатов реабилитации. Если при терапии не изменяется ни скорость, ни расстояние, ее нельзя считать эффективной. Увеличение скорости и пройденной дистанции, которые мы обнаружили в исследовании, превзошли наши ожидания. Эффект был достигнут немедленно и без какой-либо подготовки!»
В ходе испытания добровольцы отметили, что не почувствовали неудобств при ношении экзокостюма. Масса конструкции, располагаемой только на парализованной ноге, а не на обеих, как в прочих подобных механизмах, составляет менее 5 килограммов. Пусковое устройство находится выше на бедре и питается от батарейки. Энергия в область лодыжки передается по кабелю. Ученые верят, что дальнейшие испытания, совершенствование и создание аналогичных конструкций позволит людям, пережившим инсульт, изменить новую для них реальность к лучшему.