הקפאה היא אחד התסמינים השכיחים והמחלישים ביותר של מחלת פרקינסון, הפרעה ניוונית עצבית הפוגעת ביותר מ-9 מיליון אנשים ברחבי העולם. כאשר אנשים עם מחלת פרקינסון קופאים, הם מאבדים לפתע את היכולת להזיז את כפות רגליהם, לעתים קרובות באמצע הצעד, וכתוצאה מכך סדרה של צעדי גמגום סטקטו שמתקצרים עד שהאדם מפסיק לחלוטין. פרקים אלו הם אחד התורמים הגדולים ביותר לנפילות בקרב אנשים החיים עם מחלת פרקינסון.
כיום, ההקפאה מטופלת במגוון טיפולים תרופתיים, כירורגיים או התנהגותיים, שאף אחד מהם אינו יעיל במיוחד.
מה אם הייתה דרך להפסיק להקפיא לגמרי?
חוקרים מבית הספר להנדסה ולמדעים שימושיים בהרווארד ג'ון א. פולסון (SEAS) ומכללת בוסטון סרג'נט למדעי הבריאות והשיקום של אוניברסיטת בוסטון השתמשו ברובוט רך ולביש כדי לעזור לאדם שחי עם הפרקינסון בהליכה מבלי לקפוא. הבגד הרובוטי, הנלבש סביב הירכיים והירכיים, נותן דחיפה עדינה לירכיים כשהרגל מתנדנדת, ועוזר למטופל להגיע לצעד ארוך יותר.
המכשיר ביטל לחלוטין את ההקפאה של המשתתף בהליכה בתוך הבית, ואיפשר להם ללכת מהר יותר ויותר ממה שיכלו ללא עזרת הבגד.
מצאנו שרק כמות קטנה של סיוע מכאני מהלבוש הרובוטי הרך שלנו סיפקה אפקטים מיידיים ושיפרו באופן עקבי את ההליכה על פני מגוון תנאים עבור האדם במחקר שלנו."
קונור וולש, פרופסור פול א. מיידר להנדסה ומדעים יישומיים ב-SEAS ומחבר שותף למחקר
המחקר מדגים את הפוטנציאל של רובוטיקה רכה לטיפול בסימפטום מתסכל ופוטנציאלי זה של מחלת פרקינסון ויכול לאפשר לאנשים החיים עם המחלה להחזיר לא רק את הניידות שלהם אלא את עצמאותם.
המחקר פורסם ב-Nature Medicine.
במשך למעלה מעשור, מעבדת הביו-עיצוב של Walsh ב-SEAS מפתחת טכנולוגיות רובוטיות מסייעות ושיקומיות לשיפור הניידות של אנשים לאחר שבץ מוחי ואלה שחיים עם ALS או מחלות אחרות המשפיעות על הניידות. חלק מהטכנולוגיה הזו, במיוחד חליפה חיצונית לאימונים מחדש בהליכה לאחר שבץ, קיבלו תמיכה ממכון Wyss להנדסה בהשראה ביולוגית, וקיבל רישיון ומסחר על ידי ReWalk Robotics.
בשנת 2022, SEAS ו-Sargent College קיבלו מענק מ- Massachusetts Technology Collaborative כדי לתמוך בפיתוח ובתרגום של רובוטיקה וטכנולוגיות לבישות מהדור הבא. המחקר מתרכז במעבדת Move, אשר משימתה היא לתמוך בהתקדמות בשיפור הביצועים האנושיים עם המרחב השיתופי, המימון, תשתית המו"פ והניסיון הדרושים כדי להפוך מחקר מבטיח לטכנולוגיות בוגרות שניתן לתרגם באמצעות שיתוף פעולה עם שותפים בתעשייה.
מחקר זה צמח מתוך שותפות זו.
"מינוף רובוטים לבישים רכים למניעת הקפאת ההליכה בחולים עם פרקינסון דרש שיתוף פעולה בין מהנדסים, מדעני שיקום, פיזיותרפיסטים, ביו-מכניסטים ומעצבי הלבשה", אמר וולש, שצוותו שיתף פעולה הדוק עם זה של טרי אליס, פרופסור ומחלקת פיזיותרפיה. יו"ר ומנהל המרכז לשיקום עצבי באוניברסיטת בוסטון.
הצוות בילה שישה חודשים בעבודה עם גבר בן 73 עם מחלת פרקינסון, אשר – למרות השימוש בטיפולים כירורגיים ותרופתיים כאחד – סבל מאפיזודות הקפאה משמעותיות וחסרות יכולת יותר מ-10 פעמים ביום, מה שגרם לו ליפול תכופות. פרקים אלה מנעו ממנו להסתובב בקהילה שלו ואילצו אותו להסתמך על קטנוע כדי להתנייד בחוץ.
במחקרים קודמים, וולש וצוותו מינפו אופטימיזציה של האדם בתוך הלולאה כדי להוכיח שניתן להשתמש במכשיר רך ולביש כדי להגביר את כיפוף הירך ולסייע בהנפת הרגל קדימה כדי לספק גישה יעילה להפחתת הוצאות האנרגיה במהלך ההליכה. אצל אנשים בריאים.
כאן, החוקרים השתמשו באותה גישה אבל כדי לטפל בהקפאה. המכשיר הלביש משתמש במפעילים וחיישנים מונעים בכבלים הנלבשים סביב המותניים והירכיים. באמצעות נתוני תנועה שנאספו על ידי החיישנים, אלגוריתמים מעריכים את שלב ההליכה ומייצרים כוחות מסייעים במקביל לתנועת השרירים.
ההשפעה הייתה מיידית. ללא כל הכשרה מיוחדת, החולה היה מסוגל ללכת בלי שום קפיאה בתוך הבית ורק עם פרקים מזדמנים בחוץ. הוא גם היה מסוגל ללכת ולדבר בלי לקפוא, דבר נדיר בלי המכשיר.
"הצוות שלנו היה ממש נרגש לראות את ההשפעה של הטכנולוגיה על ההליכה של המשתתף", אמר ג'ינסו קים, סטודנט לדוקטורט לשעבר ב-SEAS ומחבר מוביל במחקר.
במהלך ביקורי המחקר אמר המשתתף לחוקרים: "החליפה עוזרת לי לצעוד בצעדים ארוכים יותר וכשהיא לא פעילה, אני שם לב שאני גורר את הרגליים הרבה יותר. זה מאוד עזר לי, ואני מרגיש שזה צעד חיובי קדימה. זה יכול לעזור לי ללכת יותר זמן ולשמור על איכות חיי".
"משתתפי המחקר שלנו שמתנדבים מזמנם הם שותפים אמיתיים", אמר וולש. "מכיוון שניידות היא קשה, זה היה אתגר אמיתי עבור האדם הזה אפילו להיכנס למעבדה, אבל הרווחנו כל כך הרבה מנקודת המבט והמשוב שלו."
ניתן להשתמש במכשיר גם כדי להבין טוב יותר את מנגנוני הקפאת ההליכה, דבר שאינו מובן היטב.
"מכיוון שאנחנו לא באמת מבינים בהקפאה, אנחנו לא באמת יודעים למה הגישה הזו עובדת כל כך טוב", אמר אליס. "אך עבודה זו מציעה את היתרונות הפוטנציאליים של פתרון 'מלמטה למעלה' ולא 'מלמעלה למטה' לטיפול בהקפאת הליכה. אנו רואים ששיקום הביומכניקה כמעט נורמלית משנה את הדינמיקה ההיקפית של ההליכה ועשוי להשפיע על העיבוד המרכזי של ההליכה. לִשְׁלוֹט."
המחקר נערך בשיתוף ג'ינסו קים, פרנצ'ינו פורציונקולה, הי דו יאנג, ניקולס וונדל, תרזה בייקר ואנדרו צ'ין. גם אסא אקרט-ארדהיים ודורותי אורזל תרמו לעיצוב הטכנולוגיה, כמו גם עדה הואנג, ושרה סאליבן ניהלה את המחקר הקליני. הוא נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע במסגרת מענק CMMI-1925085; המכונים הלאומיים לבריאות במסגרת מענק NIH U01 TR002775; ומענק התאמת מחקר ופיתוח שיתופי של מסצ'וסטס.
