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I ricercatori sviluppano i guanti sensore-forniti per misurare esattamente la rigidezza del muscolo

Ognuno sperimenta i muscoli rigidi di tanto in tanto, se dopo un allenamento rigoroso, in freddo, o dopo la caduta addormentata in una posizione insolita. La gente con paralisi cerebrale, il colpo e la sclerosi a placche, tuttavia, vivono ogni giorno con i muscoli rigidi, rendendo le mansioni di ogni giorno come estensione del braccio estremamente difficili e dolorose per loro. E poiché non c' è un modo infallibile valutare obiettivamente la rigidezza del muscolo, questi pazienti ricevono spesso le dosi del farmaco che sono troppo basse o troppo su.

Ora, un gruppo interdisciplinare dei ricercatori all'università di California San Diego e l'ospedale pediatrico di Rady ha sviluppato i nuovi sensori portabili e la tecnologia di robotica che potrebbe essere usata per misurare esattamente la rigidezza del muscolo durante gli esami fisici. “Il nostro scopo è di creare un sistema che potrebbe aumentare le procedure mediche esistenti fornendo un coerente, classificazione obiettiva,„ ha detto Harinath Garudadri, un ricercatore all'istituto di Qualcomm dell'università ed al principale inquirente del progetto.

“Molti esami e procedure clinici sono molto soggettivi e contano sulle misure che sono fatte con le mani di un medico,„ hanno detto Andrew Skalsky, Direttore della divisione della medicina di ripristino all'ospedale pediatrico di Rady. “Spesso rendiamo le decisioni importanti e le diagnosi mediche basate sul tocco e riteniamo. Con questa tecnologia, possiamo cominciare sviluppare le misure obiettive per i trattamenti soggettivi.„

Il livello di rigidezza del muscolo, conosciuto come spasticità, è valutato tipicamente facendo uso di una scala di valutazione sei punti chiamata il disgaggio modificato di Ashworth. Questo disgaggio è lo standard corrente dell'ospedale, ma è soggettivo e spesso rende le classificazioni che variano da un medico ad un altro. Queste classificazioni contribuiscono a dettare la dose dei pazienti del farmaco sono prescritte gestire la loro spasticità. Le classificazioni contradditorie ed inesatte possono piombo alla dose eccessiva pericolosa o al trattamento inefficace come conseguenza delle dosi che sono troppo basse.

Il feedback paziente può anche distorcere queste classificazioni, Skalsky ha detto. “A volte, i pazienti pensano che non stiano ottenendo abbastanza medicina e finiscono essere messo su una dose elevata che dovrebbero realmente essere sopra. Quella è migliaia di valore dei dollari di medicina che potrebbe potenzialmente essere salvato.„

Guanto “di Sensored„

Garudadri e Skalsky collaborati con gli elettrotecnici ed i neuroscenziati a Uc San Diego per sviluppare un guanto fornito di sensori che è uno strumento più affidabile e permetterà a medici di fornire le classificazioni obiettive, accurate e coerenti di numero quando valuta la spasticità in pazienti che subiscono il trattamento.

L'unità è sviluppata su un guanto di sport del regular che un medico può indossare mentre tiene e muovendo l'arto di un paziente avanti e indietro. Sono legati sulla palma più di 300 sensori di pressione che misurano la forza richiesta per muovere l'arto di un paziente. Un sensore di moto legato sulla parte posteriore misura quanto velocemente l'arto sta muovendo. Il guanto è connesso ad un computer via USB.

I dati da tutti i sensori sono trasmessi al computer, in cui sono integrati, elaborati e mappati in tempo reale facendo uso degli algoritmi avanzati di trattamento del segnale sviluppati dal gruppo di ricerca di Garudadri. Il computer fornisce una lettura numerica che calcola la potenza reale richiesta per muovere l'arto di un paziente; il più la potenza avesse bisogno, la spasticità più severa del paziente.

“Stiamo strumentando il medico invece dei pazienti,„ ha detto Padmaja Jonnalagedda, un dottorando di ingegneria elettrica che ha lavorato a raffinare gli algoritmi. “Per i pazienti è più conveniente non dovere indossare tutti questi sensori da ogni parte dei loro organismi. È egualmente più pratico fornire appena il medico quando pensate al grande paziente per curare il rapporto, particolarmente nei paesi in via di sviluppo o nelle zone rurali intorno al mondo,„ lei ha detto.

I ricercatori hanno sviluppato un'altra unità robot che chiamano “il paziente falso„ per servire da controllo convalidare i loro risultati. Il paziente falso consiste di un braccio artificiale che può essere alzato ed essere abbassato, simulante il moto di flessione del braccio di un paziente reale. Il braccio artificiale è connesso ad un disco girante che può essere manualmente regolato ai livelli di resistenza differenti, come gli attrezzi della bici. Il braccio è incassato con il suo proprio insieme dei sensori che misurano la potenza stata necessaria per sormontare la resistenza e per ottenerla che si muove. I ricercatori possono fissare la resistenza, conoscono la quantità di potenza tenuta per muovere il braccio e poi per provare se il guanto fornisce un risultato di corrispondenza.

“Il paziente falso fornisce un risultato concreto per verificare che che cosa il guanto sta misurando è effettivamente un numero reale,„ ha detto Fei Deng, un dottorando di ingegneria elettrica che era incaricato di costruzione del paziente falso.

Tocco obiettivo

In uno studio iniziale, due medici formati nella valutazione di spasticità sono stati incaricati di provare il guanto su cinque pazienti differenti con paralisi cerebrale. Ogni medico ha indossato il guanto mentre eseguiva le varie mansioni del movimento, compreso la flessione e l'estensione le armi e dei cosciotti dei pazienti. I medici sono stati chiesti di fornire le loro proprie classificazioni di spasticità secondo il disgaggio modificato di Ashworth, senza conoscere le letture dal guanto. Egualmente non hanno conosciuto che classificazioni di spasticità l'altro stava dando.

Il gruppo di ricerca ha confrontato i risultati. Hanno trovato che soltanto 27 per cento delle classificazioni della spasticità dei medici hanno acconsentito a vicenda. Tramite il confronto, 64 per cento delle misure effettuate dal guanto hanno acconsentito con i numeri generati dal paziente falso. “Questo numero deve essere più alto se vogliamo spiegare il nostro sistema per uso nell'ospedale, ma mostra la migliore consistenza che valutazioni attuali di spasticità,„ Garudadri ha detto.

“La natura pluridisciplinare del nostro gruppo è che cosa rende questo progetto così emozionante e riuscito. Gli esperti nel trattamento del segnale, nella robotica, nell'elettronica stampabile, nelle neuroscienze e nella medicina sono venuto insieme a trasformare un trattamento soggettivo in qualcosa che fosse obiettivo e potrebbe migliorare la cura paziente ed i risultati,„ hanno detto Leanne Chukoskie, ricercatore all'istituto per il calcolo neurale a Uc San Diego.

I ricercatori dicono che la tecnologia potrebbe potenzialmente applicarsi in altre procedure dove medici devono contare sul tocco e ritenere per valutare lo stato di un paziente: salubrità della spina dorsale di video, valutante la severità di lussazione dell'anca in infanti, terapia di ripristino, terapia fisica e più.

Punti seguenti

Il gruppo sta cercando i medici specialisti formati nella valutazione di spasticità per verificare il loro sistema e per fornire il feedback.

I ricercatori egualmente stanno continuando a migliorare il sistema. La NG di Tina, uno dei professori di ingegneria elettrica sul progetto, sta sviluppando i sensori che sono più robusti e possono direttamente essere stampati sul guanto, piuttosto di quanto legato sulla superficie come sono ora. “Questo lo renderà più facile creare le dimensioni differenti dei guanti,„ Ng ha detto.

Michael Yip, un professore di ingegneria elettrica e un membro di memoria dell'istituto contestuale di robotica a Uc San Diego, sta integrando il haptics, o il feedback della forza, nel nuovo paziente falso. “Ora, potere attivamente respingere sulle armi del medico e ripetere i profili reali della spasticità dei pazienti sul simulatore permetteranno che medici migliorino la loro capacità di valutare e curare i pazienti e che forniscono i dati per migliorare la metrica obiettiva dal guanto,„ Yip ha detto.