Гибкая носимая роботизированная конечность для пациентов с хроническим инсультом
27 октября 2023 г.
Этот протокол представляет собой гибкую носимую сверхштатную роботизированную конечность, предназначенную для помощи в реабилитации пальцев у пациентов, перенесших инсульт. Конструкция включает в себя датчик изгиба, обеспечивающий бесшовное взаимодействие человека и робота. Валидация с помощью экспериментов с участием как здоровых добровольцев, так и пациентов с инсультом подчеркивает эффективность и надежность предлагаемого исследования.
Наши исследования сосредоточены на разработке сверхштатных роботизированных конечностей, чтобы помочь пациентам с гемиплегией хватать движения. Используя гибкие датчики, мы стремимся интерпретировать намерения пациента и позволять роботам выполнять различные хватательные задачи, что в конечном итоге улучшает качество жизни пациента. В этом исследовании представлена новая, гибкая, носимая роботизированная конечность для пациентов с хроническим инсультом.
Он помогает восстанавливать и захватывать пальцы, отличается легкостью, безопасностью, податливостью, водонепроницаемостью и впечатляющим соотношением производительности к весу или давлению. Он предлагает режимы захвата огибающей и кончиками пальцев, поддерживает портативность и обеспечивает удобное взаимодействие с пользователем. В нашем предстоящем исследовании мы в первую очередь сконцентрируемся на области управления взаимодействием человека и машины, в частности, в контексте хватательного намерения у людей, страдающих гемиплегией.
Кроме того, конкретная цель исследования включает в себя совершенствование механической конструкции для повышения производительности захвата.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлена новая гибкая носимая роботизированная конечность, разработанная для помощи пациентам с хроническим инсультом в реабилитации пальцев и выполнении задач по захвату предметов. Благодаря использованию гибких датчиков устройство интерпретирует намерения пациента для улучшения взаимодействия и повышения качества жизни.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Робототехника
- Реабилитация
Обзор
- Пациенты после инсульта часто страдают гемиплегией, что ограничивает их способность выполнять захватывающие движения.
- Существующие методы реабилитации могут не в полной мере удовлетворять потребности таких пациентов.
- Роботизированная помощь может обеспечить целенаправленную поддержку в процессе реабилитации.
- Взаимодействие человека и робота имеет решающее значение для достижения эффективных результатов реабилитации.
Цель исследования
- Разработать дополнительный роботизированный манипулятор для помощи в реабилитации пальцев у пациентов, перенесших инсульт.
- Расширить возможности захвата предметов у пациентов с гемиплегией.
- Подтвердить эффективность роботизированного манипулятора с помощью экспериментальных исследований.
Используемые методы
- Проектирование и разработка гибкого носимого роботизированного устройства для конечностей.
- Внедрение датчиков изгиба для интерпретации намерений пользователя.
- Проведение экспериментов с участием здоровых добровольцев и пациентов, перенесших инсульт.
- Оценка эффективности устройства при выполнении реальных задач по реабилитации.
Основные результаты
- Роботизированная конечность эффективно помогает пациентам в выполнении задач по захвату предметов.
- Эксперименты продемонстрировали надежность и удобство устройства в использовании.
- Участники отметили улучшение качества жизни и результатов реабилитации.
- Исследование подтверждает потенциал использования роботизированных конечностей в реабилитации после инсульта.
Выводы
- Гибкий носимый роботизированный протез конечности перспективен для оказания помощи пациентам после инсульта.
- Необходимы дальнейшие исследования для совершенствования систем управления взаимодействием человека и робота.
- Эта технология может значительно улучшить методы реабилитации.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Носимые дополнительные роботизированные конечности представляют собой стратегический шаг вперед в нейрореабилитации, обеспечивая точную, управляемую пользователем поддержку пациентам с хроническим инсультом и нарушением функции захвата. Эта технология восполняет критический пробел в функциональном восстановлении, предлагая платформу для количественной оценки и итеративного улучшения моторной функции. Ее интеграция в процессы разработки устройств на ранних стадиях способствует повышению прогностической уверенности в трансляционных решениях для реабилитации.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет количественно проверять гипотезы о восстановлении двигательных функций в популяциях пациентов с соответствующими заболеваниями.
- Обеспечивает функциональную валидацию целей создания вспомогательных устройств для нейрореабилитации.
- Способствует снижению механистических рисков путем установления связи между показаниями датчиков, намерениями пациента и реакцией устройства.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированную платформу для оценки эффективности захвата и показателей реабилитации.
- Предоставляет воспроизводимые данные на основе датчиков для сравнения различных условий.
- Поддерживает масштабируемую оценку взаимодействия устройства и пользователя для итеративной оптимизации конструкции.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет выходные показатели устройства с клинически значимыми функциональными конечными точками при реабилитации после инсульта.
- Обеспечивает преемственность от лабораторной валидации до исследований юзабилити с участием пациентов.
- Поддерживает продвижение ассистивных технологий к этапу клинической оценки с учетом анализа рисков.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Эта носимая роботизированная конечность охватывает весь диапазон этапов: от первоначальной валидации концепции устройства до доклинической оценки удобства использования и функциональности в группах пациентов.
- Открывающая биология: Связывает распознавание намерений на основе данных с сенсоров с функциональным результатом, что способствует уточнению конструкции устройства на основе выдвинутых гипотез.
- Скрининг: Предоставляет воспроизводимые количественные показатели захвата для сравнительного анализа производительности устройств.
- Аналитика: Обеспечивает возможность статистического сравнения взаимодействия пользователя с устройством и прогресса в реабилитации.
- Трансляционные исследования: Связывает лабораторные разработки с отзывами пациентов в реальных условиях и функциональными результатами.
- Корпоративное повторное использование: Создает модульную, адаптируемую платформу для более широкой разработки устройств нейрореабилитации.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность восстановления двигательных функций при использовании устройств и степени воздействия на целевые структуры.
- Операционная ценность: стандартизирует взаимодействие с пользователем и сбор данных для проведения масштабируемых исследований.
- Стратегическая ценность: предоставляет основание для принятия решений о дальнейшем развитии устройства на базе количественных отзывов пользователей.
- Влияние на портфель проектов: поддерживает приоритизацию вспомогательных технологий в конвейерах нейрореабилитации с учетом оценки рисков.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области интеграции датчиков, пневматического привода и взаимодействия человека и робота.
- Необходим доступ к системам сбора данных и гибким сенсорным технологиям.
- Требуется межкомандная стандартизация процессов сборки устройств и тестирования удобства использования.
- Адаптация для различных групп пациентов может потребовать калибровки пороговых значений и эргономических корректировок.
- Практические ограничения включают вариативность комфорта пользователей и интеграцию обратной связи устройства, о чем свидетельствуют ответы участников.
