08/01/2024
Door Ad Spijkers
Een robotachtig exo-pak maakte een einde aan het 'bevriezen' van het looppatroon, een veel voorkomend en zeer invaliderend symptoom.
De ziekte van Parkinson is een neurodegeneratieve aandoening die wereldwijd meer dan negen miljoen mensen treft. Bevriezing is een van de meest voorkomende en invaliderende symptomen. Op zo'n moment verliezen ze plotseling het vermogen om hun voeten te bewegen, vaak halverwege de pas. Dit resulteert in een reeks staccato stotterstappen die korter worden totdat de persoon helemaal tot stilstand komt. Deze episoden vormen een van de grootste oorzaken van valpartijen bij mensen met de ziekte van Parkinson.
Behandeling
Bevriezing wordt nu behandeld met een reeks farmacologische, chirurgische of gedragstherapieën, waarvan geen enkele bijzonder effectief is. Onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en het Sargent College of Health & Rehabilitation Sciences van Boston University zoeken een oplossing.
Ze hebben een zachte, draagbare robot gebruikt om iemand met Parkinson te helpen lopen zonder te bevriezen. Hun robotkledingstuk wordt rond de heupen en dijen gedragen en geeft een zachte duw tegen de heupen terwijl het been zwaait. Hierdoor kan de patiënt een langere pas maken. Het apparaat elimineerde het bevriezen van de deelnemers tijdens het lopen binnenshuis volledig. Hierdoor kunnen ze sneller en verder lopen dan zonder de hulp van het apparaat.
De onderzoekers ontdekten dat slechts een geringe mechanische ondersteuning door de zachte robotkleding onmiddellijke effecten opleverde. Het verbeterde het lopen onder een reeks omstandigheden voor het individu in het onderzoek. Dit toont het potentieel aan van zachte robotica om dit gevaarlijke symptoom van de ziekte van Parkinson te behandelen. De oplossing zou er voor kunnen zorgen dat mensen die met de ziekte leven niet alleen hun mobiliteit maar ook hun onafhankelijkheid terug kunnen krijgen.
Resultaat
In eerder onderzoek hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van 'human in the loop' optimalisatie. Ze toonden aan dat een zacht, draagbaar apparaat kan worden gebruikt om de heupflexie te vergroten en te helpen bij het naar voren zwaaien van het been. Dit biedt bij gezonde individuen een efficiënte aanpak om het energieverbruik tijdens het lopen te verminderen.
In hun onderzoek gebruikten de ontwikkelaars dezelfde aanpak om bevriezing aan te pakken. Het draagbare apparaat maakt gebruik van sensoren en door kabels aangedreven actuatoren die rond de taille en dijen worden gedragen. Met behulp van bewegingsdata uit de sensoren schatten algoritmen de fase van het lopen en genereren ze ondersteunende krachten in combinatie met spierbewegingen.
Er trad onmiddellijk resultaat op. Zonder speciale training kon de patiënt binnen lopen zonder bevriezing en buiten met slechts incidentele episoden. Hij kon ook lopen en praten zonder te bevriezen, een zeldzaamheid zonder het apparaat. Het pak hielp hem langere stappen te zetten. Als het niet actief is, sleept de man veel meer met zijn voeten. Hij ziet het exoskelet echt als een stap voorwaarts. Het zou hem kunnen helpen langer te lopen en de kwaliteit van zijn leven te behouden.
Voortgang
Het inzetten van zachte, draagbare robots om bevriezing van het looppatroon bij patiënten met Parkinson te voorkomen, vereist een samenwerking tussen ingenieurs, revalidatiewetenschappers, fysiotherapeuten, biomechanici en kledingontwerpers. Het team werkte zes maanden met een 73-jarige man met de ziekte van Parkinson. Ondanks het gebruik van zowel chirurgische als farmacologische behandelingen kreeg de man meer dan tien keer per dag aanzienlijke en invaliderende bevriezingsepisodes, waardoor hij regelmatig viel. Door deze gebeurtenissen kon hij niet door zijn gemeenschap lopen en was hij afhankelijk van een scooter om zich buiten te verplaatsen.
Het apparaat zou ook kunnen worden gebruikt om de mechanismen van gangbevriezing, die nog slecht worden begrepen, beter te begrijpen. Omdat de wetenschap bevriezing niet echt begrijpt, weten de onderzoekers niet echt waarom deze aanpak zo goed werkt. Maar het onderzoek suggereert de potentiële voordelen van de oplossing voor de behandeling van loopbevriezing. De ontwikkelaars zien dat het herstellen van de bijna normale biomechanica de perifere dynamiek van het lopen verandert en mogelijk de centrale verwerking van de loopcontrole beïnvloedt.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: screenshot video Harvard Paulson SEAS