Sebuah tim peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) dan Rumah Sakit Umum Massachusetts (MGH) telah mengembangkan robot lunak yang dapat dikenakan yang mampu secara signifikan membantu gerakan lengan atas dan bahu pada orang dengan ALS.
Sekitar 30.000 orang di AS terkena amyotrophic lateral sclerosis (ALS), juga dikenal sebagai penyakit Lou Gehrig, suatu kondisi neurodegeneratif yang merusak sel-sel di otak dan sumsum tulang belakang yang diperlukan untuk bergerak.
Sekarang, tim peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) dan Massachusetts General Hospital (MGH) telah mengembangkan soft robotic wearable yang mampu secara signifikan membantu gerakan lengan atas dan bahu pada orang dengan ALS.
“Studi ini memberi kami harapan bahwa teknologi soft robotic wearable dapat membantu kami mengembangkan perangkat baru yang mampu memulihkan kemampuan anggota tubuh fungsional pada orang dengan ALS dan penyakit lain yang merampas mobilitas pasien,” kata Conor Walsh, penulis senior laporan makalah Science Translational Medicine. kerja tim. Walsh adalah Profesor Teknik dan Sains Terapan Paul A. Maeder di SEAS di mana dia memimpin Harvard Biodesign Lab.
Prototipe asistif lembut, berbahan dasar kain, dan ditenagai tanpa kabel oleh baterai.
“Teknologi ini pada dasarnya cukup sederhana,” kata Tommaso Proietti, penulis pertama makalah tersebut dan mantan peneliti pascadoktoral di lab Walsh, tempat perangkat yang dapat dikenakan dirancang dan dibuat. “Ini pada dasarnya adalah kemeja dengan beberapa aktuator tiup seperti balon di bawah ketiak. Balon bertekanan membantu pemakainya melawan gravitasi untuk menggerakkan lengan atas dan bahu mereka.”
Untuk membantu pasien ALS, tim mengembangkan sistem sensor yang mendeteksi sisa gerakan lengan dan mengkalibrasi tekanan yang tepat dari aktuator balon untuk menggerakkan lengan seseorang dengan mulus dan alami. Para peneliti merekrut sepuluh orang yang hidup dengan ALS untuk mengevaluasi seberapa baik perangkat dapat memperpanjang atau memulihkan pergerakan dan kualitas hidup mereka.
Tim menemukan bahwa soft robotic wearable – setelah proses kalibrasi 30 detik untuk mendeteksi tingkat mobilitas dan kekuatan unik masing-masing pemakai – meningkatkan rentang gerak peserta studi, mengurangi kelelahan otot, dan meningkatkan kinerja tugas seperti memegang atau meraih objek. . Peserta membutuhkan waktu kurang dari 15 menit untuk mempelajari cara menggunakan perangkat.
Sistem ini juga sangat aman, secara intrinsik, karena terbuat dari kain dan balon tiup. Berbeda dengan robot kaku tradisional, ketika robot lunak gagal berarti balon tidak mengembang lagi. Tapi pemakainya tidak berisiko cedera akibat robot.”
Tommaso Proietti, Penulis Pertama
Walsh mengatakan soft wearable ringan di tubuh, terasa seperti pakaian bagi pemakainya. “Visi kami adalah robot ini harus berfungsi seperti pakaian jadi dan nyaman dipakai untuk waktu yang lama,” katanya.
Timnya bekerja sama dengan ahli saraf David Lin, direktur MGH’s Neurorecovery Clinic, pada aplikasi rehabilitatif untuk pasien yang menderita stroke. Tim juga melihat penerapan teknologi yang lebih luas, termasuk bagi mereka yang mengalami cedera tulang belakang atau distrofi otot.
“Saat kami bekerja untuk mengembangkan perawatan pengubah penyakit baru yang akan memperpanjang harapan hidup, sangat penting juga untuk mengembangkan alat yang dapat meningkatkan kemandirian pasien dalam aktivitas sehari-hari,” kata Sabrina Paganoni, salah satu penulis makalah, yang merupakan seorang dokter-ilmuwan di MGH’s Healey & AMG Center for ALS dan profesor di Spaulding Rehabilitation Hospital/Harvard Medical School.
Prototipe yang saat ini dikembangkan untuk ALS hanya mampu berfungsi pada peserta studi yang masih memiliki sisa gerakan di area bahu mereka. ALS, bagaimanapun, biasanya berkembang pesat dalam waktu dua sampai lima tahun, membuat pasien tidak dapat bergerak – dan akhirnya tidak dapat berbicara atau menelan. Bekerja sama dengan ahli saraf MGH Leigh Hochberg, penyelidik utama dari Sistem Antarmuka Saraf BrainGate, tim sedang mengeksplorasi versi potensial dari alat bantu yang dapat dikenakan yang gerakannya dapat dikendalikan oleh sinyal di otak. Alat seperti itu, mereka berharap, suatu hari nanti dapat membantu pergerakan pada pasien yang tidak lagi memiliki sisa aktivitas otot.
Umpan balik dari peserta studi ALS menginspirasi, mengharukan, dan memotivasi, kata Proietti.
“Melihat ke mata orang-orang saat mereka melakukan tugas dan mengalami gerakan menggunakan perangkat yang dapat dikenakan, mendengar tanggapan mereka bahwa mereka sangat senang tiba-tiba menggerakkan lengan mereka dengan cara yang tidak dapat mereka lakukan selama bertahun-tahun, itu adalah perasaan yang sangat pahit.”
Tim sangat ingin agar teknologi ini mulai meningkatkan kehidupan masyarakat, tetapi mereka mengingatkan bahwa mereka masih dalam tahap penelitian, beberapa tahun lagi sebelum memperkenalkan produk komersial.
“Soft robotic wearables merupakan kemajuan penting dalam upaya untuk benar-benar memulihkan fungsi orang-orang dengan ALS. Kami berterima kasih kepada semua orang yang hidup dengan ALS yang berpartisipasi dalam penelitian ini: hanya melalui upaya dermawan mereka kami dapat membuat kemajuan dan mengembangkan teknologi baru ,” kata Paganoni.
Kantor Pengembangan Teknologi Harvard telah melindungi kekayaan intelektual yang timbul dari penelitian ini dan sedang menjajaki peluang komersialisasi.
Penulis tambahan termasuk Ciaran O’Neill, Lucas Gerez, Tazzy Cole, Sarah Mendelowitz, Kristin Nuckols, dan Cameron Hohimer.
Pekerjaan ini didanai oleh National Science Foundation EFRI Award (#1830896), Cullen Education and Research Fund (CERF) Medical Engineering Prize for ALS, dan Harvard School of Engineering and Applied Sciences.
Sumber:
Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan Harvard