Боковой амиотрофический склероз (ALS), также известный как болезнь Лу Герига — нейродегенеративное заболевание, при котором повреждаются клетки головного и спинного мозга, необходимые для движения.
«Это исследование дает надежду, что мягкие носимые роботы могут помочь нам разработать новые устройства, способные восстанавливать функциональные способности конечностей у людей с БАС и другими заболеваниями, которые лишают пациентов подвижности», — говорит Конор Уолш, старший автор научной статьи по трансляционной медицине, в которой сообщается о работе команды. Уолш — профессор инженерных и прикладных наук Пола А. Мейдера в SEAS, где он возглавляет лабораторию биодизайна в Гарварде.
Вспомогательный прототип выполнен из мягкой ткани и питается от аккумулятора. Эта технология довольно проста. По сути, это рубашка с надувными, похожими на воздушные шары приводами под мышками. Баллон под давлением помогает владельцу бороться с гравитацией, двигая плечом и плечом.
Чтобы помочь пациентам с БАС, команда разработала сенсорную систему, которая обнаруживает остаточное движение руки и настраивает соответствующее давление в приводе баллона, чтобы рука человека двигалась плавно и естественно. Исследователи набрали десять человек, живущих с БАС, чтобы оценить, насколько хорошо устройство может продлить или восстановить их движение и качество жизни.
Команда обнаружила, что мягкие носимые роботы — после 30-секундного процесса калибровки для определения уникального уровня подвижности и силы каждого пользователя — улучшили диапазон движений участников исследования, уменьшили мышечную усталость и повысили производительность таких задач, как удержание или дотягивание до предметов. Участникам потребовалось менее 15 минут, чтобы научиться пользоваться устройством.
«Эти системы также очень безопасны по своей сути, потому что они сделаны из ткани и надувных шаров, — говорит Пройетти. — В отличие от традиционных жестких роботов, когда мягкий робот выходит из строя, это означает, что воздушные шары просто больше не надуваются. Но при этом пользователь не рискует получить травму от робота».
Мягкие носимые устройства легки на теле и ощущаются как одежда для пользователя. Команда также видит более широкое применение технологии, в том числе для людей с повреждениями спинного мозга или мышечной дистрофией.
Текущий прототип, разработанный для лечения БАС, был способен функционировать только на участниках исследования, у которых все еще были некоторые остаточные движения в области плеча. Однако БАС, как правило, быстро прогрессирует в течение двух-пяти лет, делая пациентов неспособными двигаться — и в конечном итоге неспособными говорить или глотать.
В партнерстве с неврологом MGH Ли Хохбергом, главным исследователем системы нейронного интерфейса BrainGate, команда изучает потенциальные версии вспомогательных носимых устройств, движения которых можно было бы контролировать с помощью сигналов в мозге. Они надеются, что такое устройство когда-нибудь поможет двигаться пациентам, у которых больше нет остаточной мышечной активности.