Новый робот весом 960 гр помогает при спинальной мышечной атрофии: видео

Китайские и американские ученые разработали экзоскелет, помогающий детям со спинальной мышечной атрофией (СМА) бороться с болезнью. Результаты успешных клинических испытаний опубликованы в Nature, сообщает «Синьхуа».

Шесть детей со СМА II типа, стремительно терявшие моторные навыки, смогли бросить вызов тяжелому генетическому недугу. Помог им в этом инновационный носимый робот весом всего 960 гр. Устройство создано специалистами Бэйханского университета в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом и Третьей больницей Пекинского университета. Всего за шесть недель тренировок маленькие пациенты, испытывавшие огромные трудности с удержанием равновесия, научились самостоятельно вставать со стула.

Сопротивление вместо поддержки

Большинство современных реабилитационных экзоскелетов работают по принципу механической поддержки: они «помогают» человеку совершать движения, выполняя за него часть работы. Новая разработка использует контринтуитивный подход. Робот не облегчает задачу, а оказывает строго контролируемое сопротивление, заставляя суставы разгибаться с постоянной скоростью.

Конструкция состоит из реверсивного демпфирующего двигателя и механизма с регулируемой жесткостью, обеспечивающих фиксированную угловую скорость ног. Это мотор, который умеет не только крутиться сам, но и плавно «сопротивляться», когда его крутит человек. Вместо того чтобы толкать ногу ребенка вверх (как делают обычные экзоскелеты), этот двигатель работает как продвинутый умный доводчик двери или гидравлический амортизатор. Он создает мягкое, вязкое сопротивление. Главная фишка этого мотора в связке с электроникой — он подстраивается под силу ребенка. Если ребенок бьет ногой слабо, мотор сопротивляется слабо, и наоборот.

Такой метод безопасно принуждает мышцы генерировать максимальное мышечное напряжение. Это стимулирует их естественный физиологический рост, чего принципиально невозможно добиться стандартной низкоинтенсивной реабилитацией.

Игровой подход и строгий регламент

СМА — тяжелая патология, вызванная мутацией гена, отвечающего за сохранение моторных нейронов. Без этого белка нейроны отмирают, лишая скелетные мышцы сигналов головного и спинного мозга, что приводит к смертельно опасной слабости.

В клиническом испытании длительностью 5,5 месяцев приняли участие три мальчика и три девочки в возрасте 6–10 лет. Программа включала четыре последовательных этапа: 6 недель предварительного наблюдения; 6 недель интенсивных тренировок с роботом (по 5 сессий в неделю); 6 недель поддерживающей терапии низкой интенсивности (по 3 сессии); более 30 дней финального наблюдения без использования экзоскелета.

Для повышения мотивации инженеры разработали игровой интерфейс. Чем сильнее ребенок отталкивался ногами, преодолевая сопротивление, тем дальше мультяшный персонаж на экране пинал мяч. Такой подход помог вовлечь детей в сложный и изнурительный тренировочный процесс.

Долгосрочный прогресс

Результаты интенсивных нагрузок превзошли ожидания: все участники научились переходить из положения сидя в положение стоя без внешней поддержки, просто опираясь руками на колени. Объективные медицинские показатели зафиксировали прорыв:

• Пиковый крутящий момент в коленях вырос в среднем на 130%;
• Диапазон движений в суставах увеличился на 51%;
• Общий объем мышц нижних конечностей вырос на 19%.

Главное открытие исследователей: достигнутый прогресс полностью сохранился после прекращения тренировок с роботом и возвращения к стандартной физиотерапии.