Egzoszkielety, roboty rehabilitacyjne - to już się dzieje. Przed nami przyszłość rehabilitacji medycznej

Autor: Jacek Janik • Źródło: Rynek Zdrowia13 grudnia 2021 06:00

Podczas 30-minutowego konwencjonalnego treningu chodu można przejść około 200 - 300 kroków, ale z wykorzystaniem robota do osiągnięcia jest pułap 1,2 tys. - 2 tys. kroków. Wprowadzanie nowoczesnych rozwiązań robotycznych w rehabilitacji to teraźniejszość, ale przede wszystkim przyszłość dla wielu pacjentów, która da im szansę powrotu do zdrowia.

Rehabilitacja, podobnie jek wiele dziedzin medycyny należy do robotów. Fot. Shutterstock
  • Urządzenia służące do rehabilitacji stale się rozwijają. Konstruowane są coraz nowsze ich generacje, a ich twórcy stawiają sobie za cel odpowiedź na pytanie - jak można rehabilitować lepiej i efektywniej
  • W Polsce działa ponad 100 firm, które produkują różnego rodzaju roboty służące do celów medycznych
  • Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi jest partnerem projektu DIH HERO z finansowaniem 8 mln euro
  • W projekcie wspierane są małe i średnie przedsiębiorstwa, które chcą wdrożyć do produkcji nowe roboty medyczne

Kolejne generacje urządzeń do rehabilitacji

W czasie grudniowej XIX Konferencji Roboty Medyczne 2021, organizowanej przez Fundację Rozwoju Kardiochirurgii im prof. Zbigniewa Religi w Zabrzu i Międzynarodowe Stowarzyszenie na rzecz Robotyki Medycznej, ze wsparciem Śląskiego Uniwersytetu Medycznego, dużo uwagi poświęcono wykorzystaniu nowoczesnych rozwiązań robotycznych w rehabilitacji. 

Wiele osób, na przykład po udarze, musi uczyć się od nowa czynności koniecznych w codziennym życiu; np. chodu. Jego tradycyjny trening wymaga zaangażowania kilku fizjoterapeutów. Czasem jest ich dwóch, trzech, a nawet pięciu. Nigdy też w tradycyjnym treningu nie można wykonać ruchów w taki sam powtarzalny sposób. W tym mogą pomóc specjalistyczne urządzenia rehabilitacyjne i specjalnie w tym celu skonstruowane roboty.

Firmą, która specjalizuje się w dystrybuowaniu i badaniach tego typu urządzeń jest gliwicki Technomex. Powstał w 1987 roku. Obok działu sprzedaży prowadzi własne ośrodki badawczo-rozwojowe w trzech laboratoriach. Oprócz ośrodka w Gliwicach, ma też oddziały w Busku Zdroju, gdzie współpracuje z 21 Szpitalem Wojskowym oraz w Poznaniu, gdzie partnerem jest Ortopedyczno-Rehabilitacyjny Szpital Kliniczny im. W. Degi.

Jak podkreśla Krzysztof Cygoń, dyrektor Działu Badawczo-Rozwojowego i wiceprezes firmy Technomex, urządzenia służące do rehabilitacji stale się rozwijają. Konstruowane są coraz nowsze ich generacje, a ich twórcy stawiają sobie za cel odpowiedź na pytanie – jak można to zrobić lepiej i efektywniej.

Etapem w rozwoju technologii były roboty stacjonarne. Ich pierwsza generacja powstała już 20 lat temu. W dużym uproszczeniu był to zmotoryzowany orbitrek, taki jaki niektórzy mają w domu. Później pojawiły się tak zwane urządzenia drugiej generacji, w których nogi rehabilitowanego są poruszane za pomocą zautomatyzowanej ortezy na bieżni, lub za pomocą stacjonarnego egzoszkieletu, który był umieszczony nad bieżnią - wyjaśniał prezes Cygoń.

Jak roboty pomagają w rehabilitacji? 

Dodał: - Urządzenia trzeciej generacji, wyposażone nadal w ruchomą podstawę, umożliwiają na przykład bardzo precyzyjne ustawienie pracy jakiej poddawany jest staw skokowy. Pozwalają też na bardziej funkcjonalny aspekt treningu. Możemy pacjentowi dawać zadania, które symulują na przykład wchodzenie, schodzenie ze schodów.

O ile w niektórych przypadkach klinicznych przy terapii konwencjonalnej 7 proc. pacjentów uzyskiwało poprawę ruchomości w dosyć krótkim czasie, to sam fakt włączenia większej intensywności i powtarzalności treningu dzięki zastosowaniu robotów sprawiał, że aż 47 proc. pacjentów odzyskiwało szeroko pojętą niezależność w czynnościach.

Jak przekonywał dyrektor Cygoń, w 30-minutowym treningu konwencjonalnym chodu można wykonać około 200 - 300 kroków; z wykorzystaniem robota można osiągnąć pułap 1,2 tys. - 2 tys. kroków.

- Jesteśmy w stanie wykonać 20 razy więcej kroków w takiej samej jednostce czasu. To ma o wiele większe przełożenie na efektywność terapii. Stąd robotyka staje się tak popularna i ma tak dobre efekty. Wykorzystanie robota ma i tę zaletę, że do nadzorowania ćwiczeń potrzebny jest tylko jeden terapeuta. To też jest niewątpliwa zaleta takich rozwiązań. Mniej angażujemy personel i mniej obciążamy go fizycznie - podkreślał wiceprezes Technomexu.

Korzystając z takich urządzeń fizjoterapeuci są w stanie pracować dłużej, bardziej efektywnie, są mniej zmęczeni. Dają one także biofeedback - informują co i jak ma robić pacjent. Na przykład, czy dobrze obciąża stopę, czy ruch w kończynach jest symetryczny lub asymetryczny. Sama też informacja zwrotna ma znaczenie w postaci dodatkowej motywacji, co dużo zmienia w procesie rehabilitacji. 

Urządzenia mobilne, czyli egzoszkielet

Pierwsze wzmianki o egzoszkieletach pojawiły się na początku XIX, a pierwszy prototyp takiego urządzenia powstał w latach 60. minionego wieku. W zamyśle miał być zewnętrzną ramą człowieka, który miał podnieść nawet 680 kg. Ponieważ nie dało się w sposób sensowny kontrolować tego urządzenia, projekt zarzucono.

Rozwój egzoszkieletów przyspieszył z końcem XX i początkiem XXI wieku, kiedy projektem zainteresowało się wojsko. Dotąd problemem nierozwiązanym jest kwestia zasilania takich urządzeń, które byłoby na tyle silne, aby mogły działać dłużej niż 30 minut.

- W rehabilitacji obserwujemy różne kierunki rozwoju egzoszkieletów, które w zamyśle uzupełniają inne urządzenia rehabilitacyjne. Nie zastąpią one wózka inwalidzkiego, ale pozwolą pacjentom przez jakiś czas w ciągu dnia się poruszać bez jego użycia. Jest to jednak bardzo obciążające dla organizmu i po paru godzinach, i tak pacjent będzie musiał na wózek wrócić. Przynajmniej na obecnym poziomie rozwoju technologicznego - wyjaśnia Krzysztof Cygoń.

Wady i zalety egzoszkieletów 

Jak mówił Krzysztof Cygoń, z reguły takie urządzenia jak egzoszkielety kojarzone są z pacjentami poruszającymi się na co dzień na wózkach. W dużej mierze jest to prawda, ale trzeba brać pod uwagę, że pacjenci neurologiczni to szeroka grupa: po udarach, z urazami czaszkowo-mózgowymi, cierpiących na różne choroby neurodegeneracyjne. Roboty pozwalają na pracę z takim pacjentem w wyznaczonych, różnych celach terapeutycznych.

- Każda z technologii ma swoje wady i zalety. Każdą z nich możemy stosować na różnym etapie rehabilitacji. Bardzo dobrze uzupełniają się między sobą. Wszystko polega na tym, żeby umiejętnie "żonglować" metodami. Bardzo istotnym elementem jest to, by w pracy z pacjentem odzwierciedlić jak najbardziej naturalnie warunki rehabilitacji - podkreślał Grzegorz Boczula, eksoterapeuta (fizjoterapeuta wykorzystujący zrobotyzowany system rehabilitacyjny EKSO).

Zaznaczył: - Wiele można zdziałać wykorzystując robota, który bardzo dobrze kontroluje wykonanie ruchu. Warto jednak pamiętać, że bardzo ważne jest to, aby pacjent mógł ten ruch aktywizować najbardziej, jak to jest możliwe i żeby robot w tym ruchu pomagał, a niekoniecznie ten ruch wykonywał za pacjenta albo przejmował w nim inicjatywę.

„Szwajcarski scyzoryk” polskiego pomysłu i produkcji

W świecie robotów rehabilitacyjnych świetnie odnalazł się produkt gliwickiej firmy EGZOTech – robot Luna EMG. Pracuje już ponad 200 takich urządzeń rodem z Gliwic, w 20 krajach świata.

- Czasami o robocie LUNA EMG mówię jak o „szwajcarskim scyzoryku do rehabilitacji”, ze względu na jego wielofunkcyjność, mimo że oczywiście jest polskiej produkcji, z korzeniami w Gliwicach. Zaczęło się wszystko od problemów w neurorehabilitacji, które próbowali rozwiązać inżynierowie w kontakcie z fizjoterapeutami i naukowcami - wyjaśniała dr Anna Poświata, kierownik kliniczny firmy EGZOTech.

Jednym z największych problemów dzisiaj jest zbyt mała liczba fizjoterapeutów przy ciągle rosnącej grupy pacjentów neurologicznych. Także pandemia SARS-CoV-2 pokazała, że jest wielu pacjentów, którzy po Covid-19 mają objawy neurologiczne.

- Jest to trudna rehabilitacja, wymaga wiele pracy fizycznej. Musi być ona inicjowana przez pacjenta, bez tego nie uda się rozwiązać podstawowego problemu – pobudzenia układu nerwowego. Intensywność treningowa wśród pacjentów neurologicznych musi być wysoka. Pozostaje pytanie - jak to osiągnąć przy takiej małej liczbie fizjoterapeutów, przy krótkim czasie terapii - mówiła dr Poświata.

Odpowiedzią był robot skonstruowany przez Michała Mikulskiego. Atutem tego robota jest wiele narzędzi. Ważne jest przy tym, aby były one właściwie wykorzystywane, dlatego istotna jest rola działu klinicznego firmy, żeby nauczyć fizjoterapeutów jak z niego korzystać.

To pacjent ma być aktywny, nie robot

Pomysł na Lunę EMG postał z połączenia elektromiografii jako sygnału dla robota do zainicjowania ruchu.

Jak wyjaśniała dr Poświata, aby prawidłowo wykorzystywać narzędzia robota istotne jest to, żeby pacjent był aktywny, żeby to on ćwiczył, a nie fizjoterapeuta ćwiczył pacjenta. Robot asystuje przy ruchu, ale jeśli pacjent nie go nie zainicjuje, to nic się nie wydarzy. Nawet myślenie o ruchu już pobudza korę czuciowo-ruchową, wpływa na jej przebudowanie i powstawanie nowych połączeń między neuronami.

- Robot jest też dokładniejszy od fizjoterapeuty. Ten kładąc rękę na mięśniu pacjenta, nie jest w stanie wyczuć bardzo małej aktywności - 5 mikro volt czy 6 mikro volt. Zrobi to robot i jeśli rzeczywiście wykryje aktywność można zacząć pracować z pacjentem także aktywnie, wykorzystując tego typu technologię. Dajemy fizjoterapeucie narzędzie, które wzmacnia jego zmysły i lepiej pozwala mu ocenić pacjenta - dodała dr Poświata.

Robot jest elastycznym narzędziem i dopasowuje się do potrzeb pacjenta dzięki różnym rodzajom ćwiczeń, końcówek, które można dopasować do etapu rehabilitacji. Pozwala prowadzić pacjenta od niskiej aktywności przez większą aktywność, do ruchu zwiększającego siłę mięśniową. W nauczaniu motorycznym, co jest istotne, można też za pomocą EMG kontrolować zachowania, co do których nie chcemy, aby występowały.

W Polsce ponad 100 firm zajmuje się robotami medycznymi

Podsumowując tegoroczną edycję konferencji Roboty Medyczne 2021 prof. Zbigniew Nawrat, prezes Stowarzyszenia na Rzecz Robotyki Medycznej podkreślał, że roboty są po to, aby zastąpić niewydolne ludzkie narządy, służą do zwiększenia bezpieczeństwa operacji, także na odległość oraz do standaryzacji zabiegów, co jest niemożliwe bez ich zastosowania.

- Obecnie w Polsce jest ponad 100 firm, które produkują roboty służące do różnych celów medycznych, od przesyłania informacji przez opiekę domową, diagnostykę po roboty chirurgiczne różnego typu. W ramach projektu DIH HERO, którego Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii jest partnerem, finansujemy na kwotę 8 mln euro małe i średnie przedsiębiorstwa, które chcą wdrożyć do produkcji nowe roboty medyczne - mówił prof. Nawrat.

Wskazywał, że w ramach DIH HERO realizowane są projekty robotów opiekuńczych, rehabilitacyjnych i dezynfekcyjnych, które zapewne odegrają swoją rolę w walce z covidem.

- Dlaczego robimy roboty? Dlatego, że chcemy standaryzacji i chcemy, żeby roboty pracowały w komunikacji z ludźmi, wykorzystując wszystkie dostępne informacje. Nie jestem pewny, czy mężczyźni są z Marsa a kobiety z Wenus, ale na pewno roboty są z Ziemi, dlatego powinniśmy robić je, robić coraz lepiej i lepiej. Musimy budować roboty także dlatego, że człowiek jest za mało precyzyjny, za mało wytrwały, za mało inteligentny - podkreślał gospodarz konferencji.

Dodał: - Roboty są potrzebne w różnego rodzaju usługach medycznych. Im będzie ich więcej i będą lepsze, tym dla nas lepiej.

Czytaj: Prof. Nawrat: jeżeli chcemy tworzyć w Polsce roboty medyczne, musimy uczyć na studiach kreatywności

Czytaj: Implant w mózgu lekiem. Zamiast recepty program komputerowy? To nie sci-fi, a możliwa przyszłość

Podaj imię Wpisz komentarz
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum