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Forscher aus Hongkong haben ein neues Robotergerät zur Verbesserung des Gangs und der Funktion der unteren Gliedmaßen von Schlaganfallpatienten entwickelt.
Worum es geht
Das mobile Knöchel-Fuß-Exoneuromuskuloskelett, das von einem Forschungsteam der Hong Kong Polytechnic University (PolyU) entwickelt wurde, ist ein Rehabilitationsroboter, der speziell für Schlaganfallpatienten mit Hemiplegie oder Lähmung einer Körperseite entwickelt wurde. Bei diesen Patienten ist im Allgemeinen die Muskelkraft und die Koordinationsstörungen der betroffenen unteren Gliedmaßen geschwächt.
Das Gerät erkennt automatisch verschiedene Gehformen wie Stehen, Fersenaufsatz, Heel Off und Toe Off. Es verfügt über mehrere Modi: Das Exoskelett und die weichen pneumatischen Muskeln sorgen für mechanische Unterstützung, damit Patienten stabil auf ihrem betroffenen Fuß stehen können, während das taktile Vibrations-Feedback und die neuromuskuläre Elektrostimulation ihnen dabei helfen, den Plantardruck auszugleichen und beim Gehen Vortriebskraft auszuüben.
Auch durch neuromuskuläre Elektrostimulation kann es dabei helfen, Fußheberschwäche und Fußinversion wirksam zu korrigieren.
Das mobile Exoneuromuskuloskelett wird mit einem Neun-Volt-Akku betrieben und kann vier Stunden lang ununterbrochen verwendet werden.
Das Gerät basiert auf der Internet-of-Things-Technologie (IoT) und ermöglicht die Aufzeichnung des Rehabilitationsfortschritts der Patienten in einer begleitenden mobilen App. Es verfügt über Funktionen zur Überwachung und Fortschrittsbewertung nahezu in Echtzeit und bietet personalisierte Anleitungen und Erinnerungen, die es Patienten ermöglichen, selbst Rehabilitationsübungen zu Hause oder im Freien durchzuführen.
Das IoT-fähige Gerät ermöglicht auch Telerehabilitation, sodass Therapeuten den Fortschritt nicht nur eines, sondern mehrerer Patienten auf einer Plattform aus der Ferne überwachen können. Darüber hinaus kann die mobile Begleit-App verschiedene Patienten miteinander verknüpfen, um gegenseitige Unterstützung und Kameradschaft zu fördern.
Basierend auf klinischen Studien mit mehreren nicht identifizierten Partnerkrankenhäusern in ganz China ist das Knöchel-Fuß-Gerät des PolyU-Teams bei der Schlaganfallrehabilitation um 40 % wirksamer als die alleinige Anwendung externer mechanischer Kräfte. Nach einem 1,5-monatigen Trainingsprogramm stellte sich heraus, dass das Gerät zur Verbesserung der Dorsalflexion beitrug Knöchel (oder die Fähigkeit, den Fuß in Richtung Knie zu ziehen) von 12 teilnehmenden Patienten von fünf Grad auf 10 Grad ohne Geräteunterstützung.
In den Studien wurde außerdem festgestellt, dass über 90 % der Teilnehmer ihre Fußinversion erfolgreich korrigierten.
WARUM ES WICHTIG IST
Hongkong verzeichnet jedes Jahr rund 50.000 neue Schlaganfallfälle, wobei 85 % der Patienten irgendeine Form von eingeschränkter körperlicher Mobilität haben, wie zum Beispiel Fußheber- und Inversionsprobleme, die ihr tägliches Leben beeinträchtigen.
Um das Risiko einer Behinderung zu verringern, ist laut PolyU „regelmäßiges, wiederholtes und intensives Rehabilitationstraining von entscheidender Bedeutung für die Wiederherstellung der körperlichen Mobilität von Schlaganfallpatienten.“
Allerdings fällt es den Patienten schwer, tagsüber ambulante Rehabilitationsleistungen in Anspruch zu nehmen, da die Nachfrage in den örtlichen Krankenhäusern und Kliniken überfordert ist. Aufgrund dieser misslichen Lage sind sie nicht in der Lage, rechtzeitig und routinemäßig Rehabilitationsübungen durchzuführen.
Die Lösung des PolyU-Teams kann dazu beitragen, den Gang und das Gleichgewicht des Patienten beim Gehen zu verbessern, Fußheberschwäche und Inversion zu korrigieren und langfristig sogar zur rehabilitativen Neuroplastizität beizutragen.
MARKT-SCHNAPPSCHUSS
PolyU erwähnte, dass auf dem Markt erhältliche Exoskelett-Roboter für die unteren Gliedmaßen nur auf äußere Kraft angewiesen sind, um Schlaganfallpatienten beim Gehen zu unterstützen. „Sie sind von sehr begrenztem Wert für die Verbesserung der Knöchelgelenk- und Muskelkoordination bei Schlaganfallpatienten mit Hemiplegie“, heißt es darin. Darüber hinaus sind diese Geräte in der Regel schwer und stromintensiv, sodass ihr Einsatz nur in Krankenhäusern und Reha-Kliniken beschränkt ist. Unterdessen können herkömmliche Knöchel-Fuß-Orthesen zu Muskelschwund führen und den Fortschritt der Patienten bei der Wiedererlangung der willkürlichen motorischen Kontrolle in ihren betroffenen Knöcheln beeinträchtigen.
Das Forschungsteam von PolyU plant nun, ihre Erfindung im nächsten Jahr zu kommerzialisieren. Das lokale Start-up Thecon Technology, das vom Teamleiter Dr. Hu Xiaoling mitbegründet wurde, vermarktete im vergangenen Jahr auch ein ähnliches mobiles Exoneuromuskuloskelett für die Rehabilitation der oberen Gliedmaßen namens Mobilexo Arm. Seine Entwicklung an der Universität war erstmals 2018 angekündigt.
AUF DEM RECORD
„Dieser Forschungserfolg bietet Schlaganfallpatienten eine bessere Option für das Rehabilitationstraining der unteren Gliedmaßen, indem sie das Training in ihre täglichen Aktivitäten integrieren. Außerdem können Therapeuten den Rehabilitationsfortschritt mehrerer Patienten fernüberwachen. Wir hoffen, dass ein solches flexibles Selbsthilfetraining dies kann.“ „Ergänzt wirksam traditionelle ambulante Rehabilitationsdienste und hilft Schlaganfallpatienten, effizientere Rehabilitationsfortschritte zu erzielen“, sagte Dr. Hu Xiaoling, außerordentlicher Professor der Abteilung für Biomedizintechnik an der PolyU.
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