پژوهشگران دانشگاه کلمبیا با به کارگیری روشی مدرن امیدوارند ناهمواری ستون فقرات را اصلاح کنند. آنان از یک بریس پشت با سامانه‌ای رباتیک به نام RoSE استفاده می‌کنند. در ادامه این مقاله از مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی به معرفی روش این پژوهشگران می‌پردازیم.
پژوهشی جدید در دانشگاه کلمبیا برای رفع مشکل ناهمواری ستون فقرات به نظر امیدبخش است. اصطلاح پزشکی این وضعیت idiopathic scoliosis یا kyphosis یا به صورت عامیانه گوژپشتی است. این وضعیت بر رشد کودکان تاثیر می‌گذارد. درمان عمومی شامل پوشیدن یک بریس است که بالاتنه و لگن را دربر می‌گیرد. بریس به اصلاح ناهمواری‌های غیرمعمول کمک می‌کند. همچنین از پیشروی ناهمواری پیشگیری می‌کند. به این صورت نیاز به جراحی در آینده از بین می‌رود.
چرا به یک بریس جدید نیاز است؟
بریس مورد استفاده برای مداوای این وضعیت در طی پنجاه سال تغییری نداشته است. هر چند این بریس از پیشروی وضعیت پیشگیری می‌کند، محدودیت‌هایی را نیز برای کودکان به همراه دارد. این بریس‌ها سخت و صفت هستند و هیچ حسگری برای دریافت بازخورد در آن تعبیه نشده است. به این صورت نمی‌توان پیشرفت درمان را رصد کرد. همچنین بیشتر بریس‌ها در بلند مدت ناراحتی‌هایی در پوست و محل تماس ایجاد می‌کنند. همچنین بریس با گذشت زمان با وضعیت بدنی جدید کودک سازگار نمی‌شود. به همین دلیل پس از مدتی به بریس جدیدی نیاز است. به این صورت کمی هزینه بر است.
به منظور سازگار ساختن بریس با فناوری روز، مهندسین دانشگاه کلمبیا یک اسکلت بیرونی رباتیک ستون فقرات جدید با نام RoSE(Robotic Spine Exoskeleton) ساختند. به نظر می‌رسد RoSE مشکلات بریس‌های کنونی را حل کند. همچنین امید است درمان جدیدی برای ناهنجاری‌های ستون فقرات مطرح نماید.
RoSE یک بریس دینامیک ستون فقرات است که با اتکا به خشکی(stiffness) بالاتنه کار می‌کند. این بریس خشکی بالاتنه را در سه بعد در نظر می‌گیرد. نخستین پژوهش این گروه در ۳۰ ماه مارس در IEEE Transactions of Neural Systems and Rehabilitation Engineering به چاپ رسیده است.
نظر پژوهشگران درگیر در پروژه RoSE
Sunil Agrawal استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه کلمبیا ، و استاد توانبحشی و پزشکی ترمیمی در دانشگاه کلمبیا، کالج Vagelod برای جراحان و پزشکان است. به عقیده وی RoSE نخستین دستگاه از نوع خود می‌باشد که مکان و نیروی وارد در جهت شش درجه آزادی را در نقاط مختلف بالاتنه تعدیل می‌کند. این پژوهش یک پژوهش بنیادی است و به پیشرفت‌های هیجان‌انگیزی در درمان و شناخت ناهنجاری‌های ستون فقرات منجر می‌شود.
وی بیان داشت که بر اساس اطلاعات وی پژوهش دیگری در مورد بریس‌های دینامیک، مانند بریس طراحی شده توسط گروه وی، وجود ندارد. پیش از ساخت RoSE پژوهش‌ها در مورد بریس‌ها روی درمانگران انجام می‌شد. به همین دلیل تصویر دقیقی بدست نمی‌آمد.
RoSE توسط گروه Argawal در آزمایشگاه رباتیک و توانبخشی (ROAR) توسعه یافته است. این بریس سه حلقه دارد که سه ناحیه مختلف بالاتنه قرار می‌گیرد. یک ربات با شش درجه آزادی و عملگرهای موازی برای کنترل حرکات دو حلقه نسبت به یکدیگر به کار می‌رود.
مشخصات RoSE
در کل این سامانه با ۱۲ درجه آزادی و ۱۲ موتور فعالیت می‌کند. طراحی این سامانه به صورتی است که می‌تواند نیروی اصلاح‌گری را به نقاط لازم اعمال کند، بدون اینکه در کارکرد و حرکت سایر قسمت‌ها اختلالی ایجاد شود.
نخستین آزمایش بالینی RoSE
نخستین پژوهش انجام شده توسط این گروه روی شش مرد بدون ناهنجاری ستون فقرات و دو مرد با ناهنجاری ستون فقرات بود. هدف تعیین خشکی بالاتنه این افراد بود. RoSE مکان و جهت‌گیری نقاط خاصی از بالاتنه افراد را کنترل می‌کرد. همزمان نیروی وارده و حرکت این نقاط را نیز زیر نظر می‌گرفت.
ناهمواری‌های غیر معمول ستون فقرات سه بعدی هستند. بنابراین اندازه‌گیری‌ها به انحنا و محل از در بالاتنه فرد وابسته است. نتیجه این پژوهش نشان داد که خشکی سه بعدی در بالاتنه فرد را می‌توان با RoSE اندازه‌گیری کرد. همچنین ناهمواری‌های ستون فقرات نوعی خشکی به بالاتنه القا می‌کند که مشخصات آن کاملا با فرد سالم متفاوت است.
پژوهشگر دکتری این پژوهشکده، Joon-Hyuk Park، به عنوان عضوی از آزمایشگاه ROAR بیان کرد که برای اندازه‌گیری خشکی در سه بعد در بالاتنه به کمک RoSE باید شش جابه‌جایی در هر درجه آزادی از بالاتنه فرد، در دو مقطع مختلف ایجاد شود. همزمان نیرو و حرکت نقاط مختلف اندازه‌گیری می‌شود.
اهمیت پژوهش برای ساخت بریس رباتیک پشت
این پژوهش امکان طراحی بریسی را برای بیماران فراهم می‌کند که کاملا با بدن آنان سازگار باشد. همچنین می‌تواند برای درمان ناهنجاری‌های ستون قفرات راهی نوین پیش روی درمانگران قرار دهد. در فاز دوم این پژوهش RoSE روی بیماران زن آزمایش می‌شود. در بانوان ناهنجاری idiopathic scoliosis ده برابر شایع‌تر است.
بیشتر بخوانیم:
اسکلت بیرونی: یک سامانه توانبخشی چند منظوره
رونمایی از اسکلت بیرونی Hilti Exo-01 جهت بهبود سلامتی و ایمنی کارگران
منبع: machinedesign
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
