Columbia entwickelt „robotergestützte Rumpfstützhilfen“ für Menschen mit Rückenmarksverletzungen

Ingenieure der Columbia University haben einen robotergestützten Rumpfstütztrainer erfunden, um Patienten mit Rückenmarksverletzungen zu trainieren, stabiler zu sitzen und einen erweiterten aktiven Sitzarbeitsbereich zu erhalten. (Siehe Video unten.)

Verletzungen des Rückenmarks (SCI) können verheerende Schäden verursachen, einschließlich des Verlusts von Mobilität und Gefühl. Jedes Jahr gibt es allein in den USA schätzungsweise 17.000 neue SCIs, eine Rate, die höher ist als in den meisten Regionen der Welt.

Darüber hinaus wird erwartet, dass die QSL-Rate bei Menschen über 65 Jahren in den USA von 13 Prozent im Jahr 2010 auf 16,1 Prozent im Jahr 2020 steigen wird.

Die Daten zeigen auch eine hohe Überlebensrate für diese Patienten, die im Alltag funktionieren müssen, aber das Sitzen als große Herausforderung empfinden.

Ein Team von Columbia Engineering hat ein Robotergerät – den Trunk-Support Trainer (TruST) – erfunden, das verwendet werden kann, um Menschen mit Querschnittlähmung dabei zu helfen und zu trainieren, stabiler zu sitzen, indem sie ihre Rumpfkontrolle verbessern und einen erweiterten aktiven Sitzarbeitsbereich erhalten, ohne umzufallen oder mit den Händen balancieren.

Die heute in Spinal Cord Series and Cases veröffentlichte Studie ist die erste, die den Sitzarbeitsbereich von Patienten mit SCI auf der Grundlage ihrer aktiven Rumpfkontrolle misst und definiert.

Sunil Agrawal, PI des Projekts und Professor für Maschinenbau sowie für Rehabilitation und regenerative Medizin, sagt:„Wir haben TruST für Querschnittgelähmte entwickelt, die typischerweise Rollstuhlfahrer sind.

„Wir haben festgestellt, dass TruST nicht nur das Stürzen von Patienten verhindert, sondern auch Rumpfbewegungen über die posturale Kontrolle oder die Gleichgewichtsgrenzen des Patienten hinaus maximiert.“

TruST ist ein motorisierter, kabelbetriebener Riemen, der auf dem Oberkörper des Benutzers platziert wird, um die posturalen Kontrollgrenzen und den Sitzarbeitsbereich bei Menschen mit QSL zu bestimmen. Es überträgt Kräfte auf den Oberkörper, wenn der Benutzer im Sitzen Oberkörperbewegungen über die posturale Stabilitätsgrenze hinaus ausführt.

Die fünf Probanden mit Querschnittlähmung, die an der Pilotstudie teilnahmen, wurden mit dem Postural Star-Sitting Test untersucht, einem angepassten Haltungstest, bei dem sie einem Ball mit dem Kopf folgen und ihren Rumpf so weit wie möglich bewegen mussten, ohne ihre Hände zu benutzen.

Der Test wurde in acht Richtungen wiederholt, und die Forscher nutzten die Ergebnisse, um den Sitzarbeitsbereich jeder Person zu berechnen.

Das Team passte dann das TruST für jede Testperson an, um personalisierte unterstützende Kraftfelder auf den Oberkörper anzuwenden, während die Testpersonen dieselben Bewegungen noch einmal ausführten.

Mit dem TruST konnten die Probanden während der Rumpfexkursionen in alle acht Richtungen weiter greifen und den Sitzarbeitsraum um ihren Körper deutlich erweitern, im Durchschnitt um etwa 25 Prozent mehr.

Victor Santamaria, Physiotherapeut, Postdoktorand am Robotik- und Rehabilitationslabor von Agrawal und Erstautor des Artikels, sagt:„Die Fähigkeit von TruST, kontinuierliches Force-Feedback zu liefern, das auf die Haltungsgrenzen des Benutzers zugeschnitten ist, eröffnet neue Grenzen für die Implementierung von motorischem Lernen. basierte Paradigmen, um funktionelles Sitzen bei Menschen mit SCI neu zu trainieren.

„Wir glauben, dass TruST ein sehr vielversprechendes SCI-Reha-Tool ist.“

Agrawals Team untersucht nun die Verwendung von TruST innerhalb eines Trainingsparadigmas, um die Rumpfkontrolle von Erwachsenen und Kindern mit Rückenmarksverletzungen zu verbessern.

Agrawal sagt:„Die Roboterplattform wird verwendet, um Teilnehmer mit Querschnittlähmung zu trainieren, indem sie aufgefordert werden, ihren Rumpf über einen größeren Arbeitsbereich zu bewegen, wobei TruST Kraftfelder zur Unterstützung nach Bedarf bereitstellt, um die Probanden sicher zurück in ihre neutrale Sitzhaltung zu bringen.

„Dieses Kraftfeld wird im Laufe der Zeit an die Bedürfnisse der Teilnehmer angepasst, wenn sie ihren Arbeitsplatz und ihre Haltungskontrolle verbessern.“