컬럼비아, 척수 손상 환자를 위한 '로봇 몸통 지지 지원' 개발

Columbia 대학의 엔지니어들은 척수 손상 환자가 더 안정적으로 앉고 확장된 활동적인 앉아 있는 작업 공간을 얻을 수 있도록 재훈련하는 로봇 몸통 지지 훈련기를 발명했습니다. (아래 동영상 참조)

척수 손상(SCI)은 이동성 및 감각 상실을 포함하여 치명적인 손상을 일으킬 수 있습니다. 매년 미국에서만 약 17,000개의 새로운 SCI가 발생하며 이는 세계 대부분의 지역보다 높은 비율입니다.

또한 미국에서는 65 세 이상 척수 손상의 비율이 2010년 13%에서 2020년 16.1%로 증가할 것으로 예상됩니다.

데이터는 또한 일상 생활에서 기능해야 하지만 앉아 있는 것이 큰 어려움으로 여겨지는 이러한 환자의 높은 생존율을 보여줍니다.

Columbia Engineering 팀은 척수 손상 환자의 몸통 제어를 개선하여 보다 안정적으로 앉도록 지원하고 훈련하고 넘어지지 않고 확장된 활동적인 앉아 있는 작업 공간을 확보하는 데 사용할 수 있는 TruST(몸통 지지 트레이너)라는 로봇 장치를 발명했습니다. 또는 균형을 잡기 위해 손을 사용합니다.

오늘 Spinal Cord Series and Cases에 게재된 이 연구는 활성 체간 조절을 기반으로 SCI 환자의 앉은 자세를 측정하고 정의한 최초의 연구입니다.

프로젝트의 PI이자 기계 공학 및 재활 및 재생 의학 교수인 Sunil Agrawal은 다음과 같이 말합니다. “우리는 일반적으로 휠체어 사용자인 척수 손상 환자를 위해 TruST를 설계했습니다.

"우리는 TruST가 환자가 넘어지는 것을 방지할 뿐만 아니라 환자의 자세 제어 또는 균형 한계를 넘어 몸통 움직임을 최대화한다는 것을 발견했습니다."

TruST는 척수 손상 환자의 자세 제어 한계와 앉아 있는 작업 공간을 결정하기 위해 사용자의 몸통에 장착하는 전동식 케이블 구동 벨트입니다. 사용자가 앉아 있는 동안 자세 안정성 한계를 넘어 상체 움직임을 수행할 때 몸통에 힘을 전달합니다.

파일럿 연구에 참여한 척수손상 환자 5명은 손을 사용하지 않고 머리로 공을 따르고 몸통을 최대한 멀리 움직여야 하는 맞춤형 자세 검사인 Postural Star-Sitting Test로 검사를 받았습니다.

테스트는 8개 방향으로 반복되었으며, 연구진은 그 결과를 사용하여 각 개인의 앉아 있는 작업 공간을 계산했습니다.

그런 다음 팀은 각 피험자에 대해 TruST를 조정하여 피험자가 동일한 동작을 다시 수행하는 동안 몸통에 개인화된 보조력 필드를 적용했습니다.

TruST를 사용하여 피험자들은 몸통이 8방향 모두로 이동하는 동안 더 멀리 뻗을 수 있었고 몸 주위에 앉아 있는 작업 공간을 평균 약 25% 더 크게 확장할 수 있었습니다.

Agrawal 로봇 공학 및 재활 연구소의 박사후 연구원이자 논문의 제1 저자인 물리 치료사인 Victor Santamaria는 다음과 같이 말했습니다. SCI를 가진 사람들의 기능적 착석을 재훈련하기 위한 기반 패러다임.

"우리는 TruST가 매우 유망한 SCI 재활 도구라고 생각합니다."

Agrawal의 팀은 현재 척수 손상이 있는 성인과 어린이의 체간 제어를 개선하기 위한 훈련 패러다임 내에서 TruST의 사용을 탐구하고 있습니다.

Agrawal은 다음과 같이 말합니다. “로봇 플랫폼은 척수 손상 환자에게 더 큰 작업 공간에서 몸통을 움직이도록 함으로써 척수 손상 환자를 훈련하는 데 사용되며, TruST는 필요할 때 도움이 되는 힘장을 제공하여 피험자를 안전하게 중립적인 앉은 자세로 되돌릴 수 있습니다.

"이 포스 필드는 작업 공간과 자세 제어를 개선함에 따라 시간이 지남에 따라 참가자의 요구 사항에 맞게 조정됩니다."