Columbia ontwikkelt ‘robotic trunk support assists’ voor mensen met dwarslaesie

Ingenieurs van de Columbia University hebben een robotachtige romp-ondersteunende trainer uitgevonden om patiënten met een dwarslaesie opnieuw te trainen om stabieler te zitten en een grotere actieve zitwerkruimte te krijgen. (Zie video hieronder.)

Ruggenmergletsel (SCI) kan verwoestende schade veroorzaken, waaronder verlies van mobiliteit en gevoel. Elk jaar zijn er alleen al in de VS naar schatting 17.000 nieuwe SCI's, een hoger percentage dan in de meeste regio's van de wereld.

Bovendien wordt verwacht dat het aantal dwarslaesies bij mensen van 65 jaar of ouder in de VS zal stijgen van 13 procent in 2010 tot 16,1 procent in 2020.

Gegevens laten ook een hoog overlevingspercentage zien voor deze patiënten, die in het dagelijks leven moeten functioneren, maar zitten een grote uitdaging vinden.

Een Columbia Engineering-team heeft een robotapparaat uitgevonden - de Trunk-Support Trainer (TruST) - dat kan worden gebruikt om mensen met dwarslaesie te helpen en te trainen om stabieler te zitten door hun rompcontrole te verbeteren en een grotere actieve zitwerkruimte te krijgen zonder om te vallen of hun handen gebruiken om te balanceren.

De studie, die vandaag is gepubliceerd in Spinal Cord Series and Cases, is de eerste die de zit-werkruimte van patiënten met dwarslaesie meet en definieert op basis van hun actieve rompcontrole.

Sunil Agrawal, de PI van het project en hoogleraar werktuigbouwkunde en revalidatie en regeneratieve geneeskunde, zegt:"We hebben TruST ontworpen voor mensen met dwarslaesie die doorgaans rolstoelgebruikers zijn.

"We ontdekten dat TruST niet alleen voorkomt dat patiënten vallen, maar ook rompbewegingen maximaliseert die verder gaan dan de posturale controle of evenwichtslimieten van de patiënt."

TruST is een gemotoriseerde, door een kabel aangedreven riem die op de romp van de gebruiker wordt geplaatst om de limieten voor de houdingscontrole en het zitwerkruimte bij mensen met dwarslaesie te bepalen. Het oefent krachten uit op de romp wanneer de gebruiker tijdens het zitten bewegingen van het bovenlichaam uitvoert die verder gaan dan de posturale stabiliteitslimieten.

De vijf proefpersonen met dwarslaesie die deelnamen aan de pilotstudie werden onderzocht met de Postural Star-Sitting Test, een aangepaste houdingstest waarbij ze een bal met hun hoofd moesten volgen en hun romp zo ver mogelijk moesten bewegen, zonder hun handen te gebruiken.

De test werd in acht richtingen herhaald en de onderzoekers gebruikten de resultaten om de zit-werkruimte van elk individu te berekenen.

Het team heeft vervolgens de TruST voor elke proefpersoon aangepast om gepersonaliseerde ondersteunende krachtvelden op de romp toe te passen terwijl de proefpersonen dezelfde bewegingen opnieuw uitvoerden.

Met de TruST konden de proefpersonen tijdens de rompexcursies in alle acht richtingen verder reiken en de zit-werkruimte rond hun lichaam aanzienlijk vergroten, gemiddeld zo'n 25 procent meer.

Victor Santamaria, een fysiotherapeut, postdoctoraal onderzoeker in Agrawal's Robotics and Rehabilitation Laboratory, en eerste auteur van het artikel, zegt:"Het vermogen van TruST om continue force-feedback te leveren die is aangepast aan de houdingslimieten van de gebruiker, opent nieuwe grenzen voor het implementeren van motorisch leren- gebaseerde paradigma's om functioneel zitten bij mensen met dwarslaesie te herscholen.

"We denken dat TruST een veelbelovend hulpmiddel voor SCI-revalidatie is."

Het team van Agrawal onderzoekt nu het gebruik van TruST binnen een trainingsparadigma om de rompcontrole van volwassenen en kinderen met dwarslaesie te verbeteren.

Agrawal zegt:"Het robotplatform zal worden gebruikt om deelnemers met dwarslaesie te trainen door hen uit te dagen hun romp over een grotere werkruimte te bewegen, waarbij TruST de benodigde krachtvelden biedt om de proefpersonen veilig terug te brengen naar hun neutrale zithouding.

"Dit krachtveld zal in de loop van de tijd worden aangepast aan de behoeften van de deelnemers, omdat ze hun werkruimte en houdingscontrole verbeteren."