Ihmisen ja koneen järjestelmä H2-alaraajan eksoskeletonille (H2-NeuroExo)

Aivohalvaus on johtava neurologisen vamman aiheuttaja Yhdysvalloissa, ja se selittää eloonjääneiden huonon fyysisen terveyden ja sosiaalisen toimintahäiriön. Kävelemisen heikkeneminen on merkittävä tekijä pitkäaikaiseen vammaisuuteen ja liikkuvaan toimintaan jokapäiväisessä elämässä. Monet potilaat menettävät kuitenkin kykynsä kävellä itsenäisesti, ja lisäksi suuri osa ei saavuta normaalia kävelynopeuttaan aivohalvauksen jälkeen. Tässä yhteydessä on kehitetty uudempia robottiavusteisia terapeuttisia työkaluja, kuten "puettavat" alaraajojen robotti-exoskeletons, jotka mahdollistavat käyttäjän täydentämisen mekaanisesti toimivilla alaraajan nivelillä, jotka voivat joko kokonaan tai osittain auttaa alaraajan liikkeitä. segmenttejä potilaan tarpeiden mukaan.

H2-eksoskeleton (kehittäjä Technaid S.L., Espanja) on esimerkki yhdestä sellaisesta järjestelmästä, jossa lonkka-, polvi- ja nilkkanivelet toimivat molempia alaraajoja varten. Nämä laitteet ovat hyvin uusia, ja siksi näiden laitteiden terapeuttisten hyötyjen systemaattiset tutkimukset puuttuvat alalla. Lisäksi tällaisten eksoskeletojen käytön ja harjoittelun laukaiseman aivojen plastisuuden luonnetta ei tunneta. Tässä tutkivassa tutkimuksessa tutkijat pyrkivät vertaamaan robottiavusteista H2-eksoskeletonin avulla tapahtuvaa kuntoutusta ohjattuun motoriseen harjoitteluun erityisesti toiminnallisen palautumisen kannalta. Lisäksi tässä tutkimuksessa tarkastellaan myös robottiavusteiseen harjoitteluun liittyvää aivojen plastisuutta käyttämällä non-invasiivista päänahan elektroenkefalografiaa (EEG) ja muutoksia alaraajojen nivelten kinematiikassa robottiavusteisen harjoittelun aikana. Yhdessä tämän tutkimuksen tuloksia käytetään ihmisen ja robotin vuorovaikutuksen ymmärtämiseen ja älykkäiden ortopedisten laitteiden suunnitteluun, joita voidaan ohjata suoraan aivotoiminnan avulla ja jotka auttavat niitä, jotka ovat menettäneet kävelykykynsä kokonaan tai osittain neurologisen sairauden tai vahinkoa. Lisäksi tässä tutkimuksessa seurataan systemaattisesti neuroplastisuutta, joka liittyy toiminnalliseen palautumiseen aivohalvauksen jälkeen, mikä auttaa määrittämään optimaaliset ikkunat hoidolle, joka maksimoisi terapeuttisen hyödyn. Lopuksi se auttaa myös luonnehtimaan näiden uusien laitteiden käytön oppimisen merkkiaineita, jotka ovat tärkeitä kliinisessä ympäristössä kuntoutusprotokollien muokkaamisessa ja mukauttamisessa potilaan (käyttäjän) muuttuviin tarpeisiin.