Wykorzystanie egzoszkieletów w rehabilitacji osób starszych i wybranych schorzeń

Dariusz Kucias; Katarzyna Grudnik; Anna Krakowczyk; Joanna Bączyk; Eliza Barczyk; Wojciech Dobczyński

Wykorzystanie egzoszkieletów w rehabilitacji osób starszych i wybranych schorzeń   

Autorzy

Dariusz Kucias - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Klinice Neurochirurgii w Katowicach, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Katarzyna Grudnik - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Klinice Neurochirurgii w Katowicach, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Anna Krakowczyk - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Klinice Neurochirurgii w Katowicach, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Joanna Bączyk - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Klinice Neurochirurgii w Katowicach, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Eliza Barczyk - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Klinice Neurochirurgii w Katowicach, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Wojciech Dobczyński - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Klinice Neurochirurgii w Katowicach, Wydział Nauk Medycznych w Katowicach, Śląski, Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Streszczenie

Egzoszkielety są rozwijaną technologią. Zastosowanie ich sięga już XIX w, a prawdziwy boom miał miejsce początkach pierwszej dekady XXI wieku. Obecnie bada się wykorzystanie technologii egzoszkieletów i pokrewnych w poprawie funkcjonowania osób starszych, a także chorobach takich jak stwardnienie rozsiane, czy udar. Wyniki najlepsze są dla pacjentów zdrowych, gdzie celem była poprawa funkcjonowania. Rezultaty wskazywały na poprawę na poziomie około 5-14%, a w skrajnym przypadku nawet 26,6%.  
W badaniu na ludziach z urazami rdzenia kręgowego wykazano, że egzoszkielet przełożył się na około 2,1% większą oszczędność energetyczną chodu, a także 15,1% dalszy pokonany dystans. Gorsze wyniki odnotowano u ludzi cierpiących na udary mózgu. W tej grupie głównym celem było odzyskanie samodzielności chodzenia. Spełnione to zostało jedynie w jednym na osiem przypadków. Największe szanse na rekonwalescencję mają pacjenci, którzy podejmą rehabilitację w przeciągu 3 miesięcy od incydentu choroby. Po trzech miesiącach szanse odzyskania sprawności maleją. Nie stwierdzono wpływu typu urządzenia na zdolność chodzenia. U pacjentów ze stwardnieniem rozsianym głównym celem terapii jest opóźnienie neurodegeneracji. W tej grupie pacjentów stwierdza się takie same efekty, jeśli chodzi o terapię z wykorzystaniem urządzeń robotycznych, jak i w przypadku terapii konwencjonalnych. Mała liczba badań w tej dziedzinie ogranicza jednak wiarygodność tego typu wniosków. Zauważalny jest duży potencjał egzoszkieletów jako narzędzi do rehabilitacji chorych. Egzoszkielety są narzędziami, które należy rozwijać, aby maksymalizować korzyści z ich zastosowania. Prawdopodobnie w przyszłości rozwiązania te ulegną większej popularyzacji, co pozwoli opracować skuteczniejsze algorytmy leczenia i rehabilitacji określonych grup pacjentów. Obecne efekty są obiecujące. 

Słowa kluczowe: Egzoszkielet, udar, SCI, SM , rehabilitacja

Rozdziały

Wykorzystanie egzoszkieletów w rehabilitacji osób starszych i wybranych schorzeń  

Dariusz Kucias, Katarzyna Grudnik, Anna Krakowczyk, Joanna Bączyk, Eliza Barczyk, Wojciech Dobczyński

Bibliografia

Apache Tomcat/8.5.59. Dostęp 24.03.2023. http://ir.aiktclibrary.org:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/3185/PE0558.pdf

Egzoszkielety. https://mlodytechnik.pl. Dostęp 24.03.2023. https://mlodytechnik.pl/eksperymenty-i-zadania-szkolne/wynalazczosc/29885-egzoszkielety

Del Ferraro S, Falcone T, Ranavolo A, Molinaro V. The Effects of Upper-Body Exoskeletons on Human Metabolic Cost and Thermal Response during Work Tasks-A Systematic Review. Int J Environ Res Public Health. 2020 Oct 9;17(20):7374. doi: 10.3390/ijerph17207374. PMID: 33050273; PMCID: PMC7600262

Yilmaz T, Isik Andsoy I. Musculoskeletal system disorders among surgical nurses related to the health industry in northwestern Turkey: a cross-sectional study. Int J Occup Saf Ergon. 2022 Dec;28(4):2119-2124. doi: 10.1080/10803548.2021.1956797. Epub 2021 Sep 22. PMID: 34266370.

Rayssiguie E, Erden MS. A Review of Exoskeletons Considering Nurses. Sensors (Basel). 2022 Sep 17;22(18):7035. doi: 10.3390/s22187035. PMID: 36146385; PMCID: PMC9501849.

Mazzeo, R.S., Tanaka, H. Exercise Prescription for the Elderly. Sports Med 31, 809–818 (2001).

Martini E, Crea S, Parri A, Bastiani L, Faraguna U, McKinney Z, Molino-Lova R, Pratali L, Vitiello N. Gait training using a robotic hip exoskeleton improves metabolic gait efficiency in the elderly. Sci Rep. 2019 May 9;9(1):7157. doi: 10.1038/s41598-019-43628-2. PMID: 31073188; PMCID: PMC6509339.

Mięśnie prostowniki kończyny dolnej - Portal Fizjoterapeuty. Portal Fizjoterapeuty. Dostęp 24.03.2023. https://fizjoterapeuty.pl/uklad-miesniowy/miesnie-prostowniki-konczyny-dolnej.html

Young AJ, Foss J, Gannon H, Ferris DP. Influence of Power Delivery Timing on the Energetics and Biomechanics of Humans Wearing a Hip Exoskeleton. Front Bioeng Biotechnol. 2017 Mar 8;5:4. doi: 10.3389/fbioe.2017.00004. PMID: 28337434; PMCID: PMC5340778.

Ding Y., Panizzolo F. A., Siviy C., Malcolm P., Galiana I., Holt K. G., et al. (2016a). Effect of timing of hip extension assistance during loaded walking with a soft exosuit. J. Neuroeng. Rehabil. 13, 87. 10.1186/s12984-016-0196-8

Rodríguez-Fernández, A., Lobo-Prat, J., Tarragó, R. et al. Comparing walking with knee-ankle-foot orthoses and a knee-powered exoskeleton after spinal cord injury: a randomized, crossover clinical trial. Sci Rep 12, 19150 (2022).

Kerrigan, D. Casey MD; Frates, Elizabeth P. MD; Rogan, Shannon BS; Riley, Patrick O. PhD. Hip Hiking and Circumduction: Quantitative Definitions. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation 79(3):p 247-252, May 2000.

Sanz-Morère CB, Martini E, Meoni B, Arnetoli G, Giffone A, Doronzio S, Fanciullacci C, Parri A, Conti R, Giovacchini F, Friðriksson Þ, Romo D, Crea S, Molino-Lova R, Vitiello N. Robot-mediated overground gait training for transfemoral amputees with a powered bilateral hip orthosis: a pilot study. J Neuroeng Rehabil. 2021 Jul 3;18(1):111. doi: 10.1186/s12984-021-00902-7. PMID: 34217307; PMCID: PMC8254913

https://www.fum.info.pl/page/index/34

Campbell BCV, Khatri P. Stroke. Lancet. 2020 Jul 11;396(10244):129-142. doi: 10.1016/S0140-6736(20)31179-X. PMID: 32653056.

Pinho J, Costa AS, Araújo JM, Amorim JM, Ferreira C. Intracerebral hemorrhage outcome: A comprehensive update. J Neurol Sci. 2019 Mar 15;398:54-66. doi: 10.1016/j.jns.2019.01.013. Epub 2019 Jan 14. PMID: 30682522.

Chen Y, Chen S, Chang J, Wei J, Feng M, Wang R. Perihematomal Edema After Intracerebral Hemorrhage: An Update on Pathogenesis, Risk Factors, and Therapeutic Advances. Front Immunol. 2021 Oct 19;12:740632. doi: 10.3389/fimmu.2021.740632. PMID: 34737745; PMCID: PMC8560684

Mehrholz J, Thomas S, Werner C, Kugler J, Pohl M, Elsner B. Electromechanical-assisted training for walking after stroke. Cochrane Database Syst Rev. 2017 May 10;5(5):CD006185. doi: 10.1002/14651858.CD006185.pub4. Update in: Cochrane Database Syst Rev. 2020 Oct 22;10:CD006185. PMID: 28488268; PMCID: PMC6481755.

Mehrholz J, Thomas S, Kugler J, Pohl M, Elsner B. Electromechanical-assisted training for walking after stroke. Cochrane Database Syst Rev. 2020 Oct 22;10(10):CD006185. doi: 10.1002/14651858.CD006185.pub5. PMID: 33091160; PMCID: PMC8189995.

Stwardnienie rozsiane. Medycyna Praktyczna. Dostęp 26.03.2023. https://www.mp.pl/pacjent/neurologia/choroby/151119,stwardnienie-rozsiane

Pérez-de la Cruz S. Use of Robotic Devices for Gait Training in Patients Diagnosed with Multiple Sclerosis: Current State of the Art. Sensors (Basel). 2022 Mar 28;22(7):2580. doi: 10.3390/s22072580. PMID: 35408195; PMCID: PMC9002809.

Marilyn MacKay-Lyons, Central Pattern Generation of Locomotion: A Review of the Evidence, Physical Therapy, Volume 82, Issue 1, 1 January 2002, Pages 69–83,

Phillip Wolff, Jason Shepard, Chapter Five - Causation, Touch, and the Perception of Force, Editor(s): Brian H. Ross, Psychology of Learning and Motivation, Academic Press,Volume 58,2013,Pages 167-202,ISSN 0079-7421,ISBN 9780124072374,