درمان بیماران سکته مغزی،فلج مغزی و آسیب نخاعی با توانبخشی روباتیک

طی دو دهه گذشته شمار روبات‌های توانبخشی افزایش قابل ملاحظه‌ای داشته است. توانبخشی رباتیک آموزش شدید و سطح بالایی را به بیمارانی ارائه می‌دهد که پس از سکته مغزی یا ضایعه نخاعی دچار اختلال‌های حرکتی شده‌اند. دستگاه‌های روباتیکی که امروزه در توانبخشی به کار برده می‌شود، شامل انواع تجهیزات اسکلت بیرونی (exoskeleton) و عملگر نهایی (end-effector ) می‌شود. در ادامه کاربرد بالینی هر دو نوع ربات را بررسی می‌کنیم. یکی از مزایای توانبخشی رباتیک بهبود عملکرد راه رفتن بیماران سکته مغزی است. سودمندی هر دو نوع ربات اسکلت بیرونی و عملگر نهایی به عنوان مکمل فیزیوتراپی معمول برای درمان بیماران سکته مغزی تحت حاد به اثبات رسیده است، هرچند شواهد روشنی وجود ندارد که نشان دهد چنانچه آموزش راه رفتن به بیمارانی که سکته مغزی را پشت سر گذاشته‌اند، فقط به شیوه روباتیک انجام شود، توانبخشی رباتیک بر فیزیوتراپی معمول برتری خواهد داشت. کاربرد دیگر روباتیک در توانبخشی، آموزش عملکرد حرکتی بالاتنه و دست به بیمارانی است که در حال طی کردن دوران بهبود سکته مغزی هستند، در این حالت توانبخشی رباتیک به اندازه فیزیوتراپی معمول برای بیماران سکته مغزی تحت حاد مفید است یا حتی بر آن برتری دارد. زمانی که از دستگاه‌های عملگر نهایی استفاده می‌شد، شدت درمان مهم‌ترین عامل تعیین کننده برای بهبود حرکت بالاتنه بود. شواهد کافی در زمینه استفاده از روبات اسکلت بیرونی برای بهبود عملکرد حرکتی بالاتنه بیماران سکته مغزی وجود ندارد.

روباتیک در توانبخشی

سکته مغزی عارضه‌ای شایع، جدی و ناتوان کننده در سراسر جهان است که متاسفانه ظرف چند دهه گذشته درصد شیوع آن، البته به تدریج رو به افزایش گذاشته است. از طرفی نرخ مرگ و میر ناشی از سکته مغزی به مرور کاهش یافته است. متاسفانه یک سوم بازماندگان سکته مغزی پنج سال پس از سکته فقط می‌توانند عملکردی ضعیف را ارائه دهند. بنابراین مشکلات ناشی از سکته مغزی باری سنگین را به بیماران و خانواده ایشان تحمیل می‌کند. هرچند دستاوردهای چشمگیری در زمینه مدیریت سکته مغزی حاد به دست آمده است، اما بخش عمده مراقبت سکته مغزی برای کاهش وابستگی بیمار مبتنی بر درمان‌های توانبخشی است. نوروپلاستیسیتی سازو کار اصلی برای بهبود توانایی عملکردی پس از سکته مغزی است. بنابراین یکی از اهداف مهم توانبخشی سکته مغزی بهره‌گیری موثر از نوروپلاستیسیتی برای ارتقاء عملکرد است. اصول دیگر توانبخشی سکته مغزی عبارت است از تعریف هدف، تمرین‌های شدید، گروه درمان بین‌رشته‌ای و تمرین‌های وظیفه محور. با این توصیف تمرین‌های با شدت بالا و تمرین مکرر وظایف عملکردی خاص برای بهبود پس از سکته مغزی بسیار مهم است. این ضرورت‌ها توانبخشی سکته مغزی را به فرایندی دشوار و خسته کننده تبدیل می‌کند. تکنولوژی رباتیک پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در سال‌های گذشته داشته است، رایانه‌های قدرتمندتر و سریع‌تر، رویکردهای محاسباتی جدید و قطعات پیچیده و ظریف الکترومکانیکی ربات‌ها را موثرتر از هر زمان دیگری ساخته است و به لطف این پیشرفت‌ها می‌توان از ربات در مداخله توانبخشی بهره گرفت. روبات بازوی مکانیکی (manipulator) قابل برنامه‌ریزی و چندکاربره‌ای است که برای جابجایی وسایل، بارها یا دستگاه‌های خاص طراحی شده است، روبات از طریق حرکت‌های برنامه‌ریزی شده متغیر وظیفه تعیین شده را انجام می‌دهد. مهم‌ترین مزیت استفاده از تکنولوژی روباتیک در توانبخشی، قابلیت روبات در ارائه تمرین‌های سطح بالا و شدید است. این ویژگی توانبخشی رباتیک را به ابزاری موثر و نوین برای برای درمان بیماران دچار اختلال‌های حرکتی ناشی از سکته مغزی و ضایعه نخاعی تبدیل کرده است. علاقه‌مندی به پژوهش‌ در زمینه توانبخشی رباتیک رو به فزونی است و شمار ربات‌های توانبخشی نیز در خلال دو دهه گذشته افزایش چشمگیری داشته است. ربات‌های توانبخشی را می‌توان به دو دسته زیر تقسیم‌بندی کرد:

• درمانی
• کمکی

از ربات‌های کمکی برای جبران ضعف و ناتوانی بیمار استفاده می‌شود، حال آن که ربات‌های درمانی تمرین‌های وظیفه محور را ارائه می‌دهند. ربات‌های عملگر نهایی و اسکلت بیرونی ربات‌هایی هستند که برای تمرین‌های حرکتی به کار برده می‌شود. دستگاه‌های عملگر نهایی نیروهای مکانیکی را به بخش‌های انتهایی (دیستال) اعضاء بدن وارد می‌کند. ربات عملگر نهایی تنظیمات ساده‌ای دارد و مناسب بیمارانی است که به دلیل محدودیت کنترل بر مفصل‌های پروکسیمال اعضاء بدن، الگوی حرکتی‌شان غیرعادی شده است. در مقابل ربات اسکلت بیرونی محورهایی دارد که می‌توان آنها را مطابق با محورهای کالبدشناختی بیمار تنظیم کرد. این ربات‌ها تحت کنترل گرفتن مستقیم مفصل را ممکن می‌کند و به این ترتیب حرکت یا وضعیت اندامی نابه‌هنجار به حداقل می‌رسد. ساخت ربات‌های اسکلت بیرونی پیچیده‌تر از ربات‌های عملگر نهایی است و این ربات‌ها گران‌تر هستند. پیشرفت‌های به دست آمده در زمینه عمل رباتیک و عصب‌شناسی، بازیابی عملکرد دست را از طریق توانبخشی سکته مغزی ممکن ساخته است. مشارکت فعال بیمار سکته مغزی در انجام وظایف مکرر، به ترمیم گذرگاه‌های عصبی کنترل کننده عملکردهای حرکتی در مغز کمک می‌کند و بیمار شیوه حرکت دادن دست را دوباره یاد می‌گیرد. استفاده از ربات در توانبخشی به بهبود عملکرد اعضاء فلج شده کمک می‌کند و فرایند بهبود می‌تواند تا سال‌ها پس از آسیب مغزی ادامه یابد.

دست امید

توانبخشی عملکرد حرکتی دست، با استفاده از ربات اسکلت بیرونی و عملگر نهایی، از مزایایی مشابه یا بیشتر از فیزیوتراپی معمول سکته مغزی مزمن برخوردار است. شواهد فعلی مبین سودمندی توانبخشی رباتیک به عنوان درمانی مکمل در کنار توانبخشی معمول، برای بهبود عملکرد حرکتی بیماران سکته مغزی است. درهر حال فرصت‌های مهمی برای پیشرفت فنی در آینده نزدیک وجود دارد. دست امید (Hand of Hope) الکترومیوگرافی (EMG) سطحی بین‌المللی معتبری است که برای توانبخشی رباتیک دست به کار برده می‌شود. دست امید تلفیقی از پیشرفت‌های به دست آمده در زمینه عصب‌شناسی و روباتیک است که به بیماران سکته مغزی کمک می‌کند تا از طریق بازآموزی حرکتی، توانایی حرکتی دست را دوباره بازیابند. دست امید دستگاهی پوشیدنی و قابل حمل است که به بیمار یاد می‌دهد تا با استفاده از سیگنال‌های عضلات خود، شیوه حرکت دادن دست آسیب دیده را دوباره فرابگیرد. این تکنولوژی به بیماران سکته مغزی کمک می‌کند تا دوباره مستقل شوند و حرکت عضلات آسیب دیده را کنترل کنند. دستگاه دست امید (HOH) در توانبخشی عصبی عضلانی دست و ساعد به کار برده می‌شود و از طریق بازآموزی حرکتی به بازیابی توانایی حرکتی دست کمک می‌کند. دست امید مانند نوعی دستگاه بیوفیدبک عمل می‌کند که در آن، سنسورهای الکترومیوگرافی (نوار عصب و عضله) سطحی سیگنال‌های عضلات خود بیمار را فعال می‌کند تا وی بتواند دست خود را به شیوه دلخواه حرکت دهد. این سیگنال‌ها پردازش و ساده‌سازی می‌شود و از طریق فیدبک بصری دیده می‌شود، این فیدبک‌ها برای مشارکت فعال بیمار در جلسات درمان لازم است. بنابراین محدودیت عملکردی و اختلال در انجام دادن حرکات ارادی پس از سکته مغزی یا آسیب مغزی را می‌توان به صورت یک فرایند دیداری پیاده‌سازی کرد. توجه بیمار به سمت سیگنال تصویری الکترومیوگرافی جلب می‌شود و از آن برای حرکت دادن ارادی استفاده می‌شود. این بازخورد زیستی که به بیمار نشان داده می‌شود، از طریق کاربرد تعاملی به یادگیری حرکتی کمک می‌کند. سکته مغزی یکی از علل اصلی ناتوانی بزرگسالان است و توانبخشی دست پس از سکته مغزی بخش بسیار دشواری در دوران بهبود پس از سکته مغزی است. آنچه مسلم است، این است که سیگنال‌های حسی، مانند ورودی‌های حسی بصری، به بخش‌هایی از مغز می‌رسد که عملکرد و تحریک‌پذیری را تعدیل می‌کند و در نتیجه توانایی‌های یادگیری حرکتی بیمار بهبود می‌یابد. چون مشارکت فعال و شروع حرکت لازمه موفقیت درمان است، سیستم بیوفیدبک دست امید، بیمار را ترغیب می‌کند تا حین آموزش وظیفه محور کنترل شده EMG، تعامل موثری با این دستگاه داشته باشد. استفاده از دست امید را می‌توان از 9 ـ 8 سالگی شروع کرد.

ویژگی‌های دست امید

• ربات دست اسکلت بیرونی مبتنی بر نوار عصب و عضله: این ربات سیگنال‌های الکترومیوگرافی سطحی عضلات بیمار را تشخیص می‌دهد و به انجام تمرین‌های توانبخشی کمک می‌کند.
• آموزش دست و بازو: بیماران می‌توانند تمرین‌های دست و بازو را در مراحل رباتیک توانبخشی مختلف انجام دهند.
• شیوه‌های فعال و غیرفعال: دست امید شیوه‌های فعال و غیرفعال را برای تمرین باز و بسته کردن دست ارائه می‌دهد.
• بازی‌های تعاملی: بازی‌های جالب در سطوح دشواری مختلف، انگیزه بیمار را بیشتر می‌کند.

استفاده از صندلی چرخدار

تمرین کردن با صندلی چرخدار مرحله بسیار مهمی برای بیماری است که به تازگی دچار ناتوانی شده است و به بیمار کمک می‌کند تا استقلال و توانایی حرکتی خود را بازیابد. بیمارانی که نمی‌توانند از صندلی چرخدار بلند شوند، با سطوح و شیب‌های مختلفی روبرو می‌شوند و اگر روش پشت سر گذاشتن و حرکت کردن روی این سطوح را ندانند، احتمال زمین خوردن یا بروز آسیب‌های دائمی بالا خواهد بود.

تمرین

اگر بیمار آموزش ندیده و تمرین کافی نداشته باشد، نمی‌تواند به خوبی با ویلچر حرکت کند و نمی‌خواهد یا نمی‌تواند ویلچر را در نواحی خاصی حرکت دهد، در نتیجه توانایی حرکتی‌اش به شدت کاهش می‌یابد و تجربه ناراحت کننده‌ای در گذرگاه‌ها و اماکن عمومی خواهد داشت. محیط معمولی همواره برای استفاده از صندلی چرخدار مناسب نیست، بنابراین بیمار باید شیوه حرکت روی سطوح شیبدار و ناهموار را یاد بگیرد و بر مهارت‌های حرکت رو به جلو، عقب و چرخاندن صندلی مسلط شود.

Visio Roller (VIRO)

Visio Roller دستگاهی برای آموزش دادن و تمرین کردن بیمارانی است که می‌خواهند از صندلی چرخدار استفاده کنند. این دستگاه برای بیمارانی توصیه می‌شود که به تازگی دچار ناتوانی شده‌اند و می‌خواهند مهارت خود را برای استفاده از صندلی چرخدار افزایش دهند و عضلات‌شان را تقویت کنند. این دستگاه ریزه‌کاری‌های استفاده از صندلی چرخدار را به بیمار یاد می‌دهد تا بیمار برای این شیوه حرکتی آماده شود و زندگی وی به خطر نیفتد. Viro علاوه بر ارائه این آموزش‌های مفید، قدرت جسمی بیمار را افزایش می‌دهد، همچنین Viro مجهز به دستگاه مانیتورینگ ضربان قلب است که با ارائه فیدبک، دشواری تمرین‌ها را کنترل می‌کند.

کاربردهای مورد نظر 

• این دستگاه مهارت‌های ضروری برای کنترل کردن و استفاده از ویلچر را به بیمارانی یاد می‌دهد که به تازگی شروع به راندن ویلچر کرده‌اند.
• دستگاه تمرینی (مانند تردمیل) برای کاربران ویلچر

دستگاه Viro از مزایای زیر برخوردار است:

• تمرین دادن دست و بازو
• نظارت بر عملکرد قلب
• تمرین‌های مقاومتی
• بازی‌های واقعیت مجازی
• سازگار با اکثر ویلچرها
• تنظیم سریع