پژوهشگرانی که اسکلت بیرونی کنترل شونده با ذهن را ساختند و فردی فلج توانست در جام جهانی ۲۰۱۴ برزیل با این اسکلت بیرونی به توپ ضربه بزند، دوباره به صدر اخبار بازگشتند. دکتر میگوئل نیکوللیس، با همکاری بسیاری از پژوهشگران توانسته‌اند یک روش بازیابی عصب را توسعه دهند که درک و کنترل حرکتی را به صورت جزئی و پس از ده ماه آموزش به هشت بیمار با آسیب کامل نخاعی، بازگرداند.

اسکلت بیرونی بخشی از راه حل:

برای آموزش توانبخشی با رابط‌های مغز و دستگاه (BMI) از اسکلت بیرونی Lokomat ساخت شرکت Hocoma و یک اسکلت بیرونی سفارشی با ۱۲ درجه آزادی استفاده شد. چیزی که در پژوهش متفاوت بود این است که از فناوری اسکلت بیرونی در ضمیمه و در کنار واقعیت مجازی، تحریک لمسی، EEG، EMG و یک سامانه Zero G برای معلق نگه داشتن، (Zero G ارتباطی با دست فنری zeroG ندارد) استفاده شد.

استفاده از اسکلت بیرونی به عنوان بخشی از راه حل، یک روند رو به رشد در یکپارچه‌سازی اسکلت بیرونی با دیگر فناوری‌های پیشرفته را نشان داد. به عنوان مثال، در حال حاضر پژوهش‌ها نشان داده‌اند که پتانسیل ترکیب اسکلت بیرونی پزشکی با تحریک الکتریکی عملکردی (FES) وجود دارد.

آموزش با BMI این ایده را می‌دهد که از اسکلت‌های بیرونی به عنوان یکی از بسیار ابزار‌ توانبخشی و در کنار دیگر ابزار بهره برد. این بخشی از روند رو به رشد استفاده از اسکلت‌های بیرونی متعدد برای برنامه‌های کاربردی خاص در این زمینه است. طبق این تفکر جدید، لازم نیست که یک باشگاه ورزشی توانبخشی از بین یک اسکلت بیرونی Lokomat ساخت شرکت Hocoma، یا Ekso GT از Ekso Bionics و یا ReWalk از ReWalk Robotics یکی را انتخاب کند. بلکه باید از هر سه برای توانبخشی بهره ببرد. استفاده از Lokomat می‌تواند نقطه شروعی برای بیماران با کنترل جزئی حرکتی باشد. سپس آنها می‌توانند از EKSO GT برای چالش بیشتر توانبخشی بهره ببرند و در نهایت اگر بهبود کافی را بدست آوردند و هنوز هم نیاز به قدری کمک دارند می‌توانند از ReWalk در منزل استفاده کنند.

اسکلت بیرونی و توانبخشی بیش‌تر از توانبخشی کلاسیک

طی سال‌ها، شرکت‌های اسکلت بیرونی و آزمایشگاه‌ها مطالعات خود را با دستگاه‌های اسکلت بیرونی پزشکی انجام می‌دادند. هدف آنها پیدا کردن افرادی بود که بیشترین مزایا را بدست می‌آوردند و اینکه قابلیت پوشیدن چگونه باید استفاده شود. در حال حاضر، تلاش تمام داده‌های تحقیقاتی این است که نشان بدهند توانبخشی با اسکلت بیرونی سازگارتر است، کیفیت بالاتری را فراهم می‌آورد و می‌توان برای رسیدن به نتایج بسیار بهتر مورد استفاده قرار گیرد.

تکنولوژی اسکلت بیرونی سال‌ها وجود داشته است. به عنوان مثال، کاربرانی وجود دارند که به مدت پنج سال یا بیشتر از ReWalk بدون مشاهده هیچگونه بهبودی استفاده کرده‌اند. این به دلیل تفاوت و بهبود در نرم‌افزار و کنترل حرکتی است. تمرکز بسیاری از اسکلت‌های بیرونی در راه اندازی یک حرکت در همان زمانی است که فرد می خواهد پای خود را حرکت دهد. اسکلت بیرونی توانبخشی جدید، نیروی اضافی را زمانی اعمال می‌کند که کاربر گام برداشتن را شروع کرده است. برای درک این تفاوت تجسم کنید ایستاده‌اید و توسط یک وزش باد قوی تحت فشار قرار بگیرید. واکنش طبیعی این است که بلافاصله فشاری در جهت مخالف اعمال کنید. اما اگر شما در حال راه رفتن باشید و باد از پشت سر شما بوزد، این فشار خوشایند است و گام برداشتن را راحت‌تر می‌کند.

بازگشت فناوری اسکلت بیرونی به صدر اخبار

میان توانبخشی رابط مغز و دستگاه و سخنرانی اخیر دکتر کارن نولان با موضوع توانبخشی رباتیک برای بیماران سکته مغزی، دیالوگ‌ها در مورد اسکلت بیرونی پزشکی به طور کامل تغییر کرده است. تا مدتی پیش ما در مورد اینکه «اگر توانبخشی رباتیک مفید باشد» صحبت می‌کردیم. در حال حاضر گفت و گوها تبدیل شده به «توانبخشی رباتیک چقدر مفیدتر است». اکنون ما در حال درک این موضوع هستیم که چگونه این فناوری را به بهترین نحو اعمال کنیم. این به وضوح نقطه عطف در فهم و برداشت از اسکلت بیرونی پزشکی است که انتظار زیادی برای آن کشیدیم.

روش کار:

هشت بیمار مبتلا به آسیب نخاعی کامل که بین ۳ تا ۱۳ سال گذشته دچار آسیب شده‌اند برای این مطالعه انتخاب شدند. توانبخشی رابط مغز و دستگاه به شش بخش تقسیم شد. اول، از بیماران خواسته شد تا راه رفتن خود را تصور کنند. دستورات با استفاده از یک کلاه EEG فرستاده و با خم شدن عضلات در بازو با استفاده از EMG تأیید می‌شد. سپس یک مدل مجازی، حرکت را اجرا می‌کرد که با استفاده از عینک واقعیت مجازی قابل مشاهده بود و از طریق تحریک لمسی در بازو درک می‌شد. در مرحله دوم، کاربران همان کار را در حالی که معلق ایستاده‌اند انجام می‌دهند. در مرحله سوم، کاربر روی Lokomat قرار داده می‌شد. در مرحله چهارم، بیماران در حالی که توسط یک سیستم ریلی Zero G به حالت معلق درآمدن آن کار را تمرین می‌کردند. پنجم، کاربران به Lokomat برمیگردند و EEG را با تأیید EMG و تحریک لمسی بازو در هر مرحله کنترل می‌کنند. در دور نهایی، بیماران یک اسکلت بیرونی سفارشی ساخته شده با ۱۲ قابلیت حرکت که قادر به حفظ تعادل خود است را کنترل می‌کنند. باز هم، کنترل EEG با تأیید EMG و تحریک لمسی بود.

چگونه ممکن است افراد با آسیب نخاعی کامل دوباره جزئی از احساسات و کنترل حرکتی را بدست آورند؟ به گفته پژوهشگران، مطالعات مختلف نشان می‌دهند که ۵ تا ۲۷ درصد از آکسون‌ها در موقعیت‌های مختلف نخاع می توانند زنده بمانند، اما بدن نیاز دارد تا آموزش ببیند و بهترین روش برای استفاده از آنها را به کار ببرد. در مورد آسیب نخاعی، یک وقفه فیزیکی در سلول‌های عصبی در ستون فقرات وجود دارد و بدون توجه به سطح توانبخشی امکانات جدید بعد از سال اول آسیب، رشد وجود ندارد. این نشان می‌دهد که توانبخشی رابط مغز و ماشین که به تازگی توسعه یافته می‌تواند تاثیرات عمیقی بر بیماران مبتلا به آسیب مغزی و یا کسانی که اخیراً مبتلا به آسیب نخاعی شده‌اند بگذارد. گروه‌های تحقیقاتی مختلف به این موضوع اشاره کرده‌اند اما تاکنون هیچ نتیجه بالینی برای عموم ارائه نشده است.

در همین زمینه بخوانید:

>> نقش جدید رابط‌های مغز و رایانه در توانبخشی درمانگاهی
>> میمون‌ها یک صندلی چرخدار را با افکار خود هدایت می‌کنند
>> راه رفتن دوبارۀ افراد فلج به کمک لباس رباتی کنترل‌شونده با ذهن

منبع: exoskeleton report