Wykorzystanie robotyki we współczesnej medycynie powoli staje się powszechną praktyką. Jednak nadal istnieją ważne dziedziny life science, które są obecnie pozbawione tak zaawansowanej technologii. Godnym uwagi przykładem dziedziny nauk przyrodniczych, która skorzystałaby z automatyzacji procesów i zaawansowanej technologii robotyki, jest rehabilitacja kończyny górnej za pomocą ortezy.

W tym miejscu przedstawiamy aktualny stan wiedzy i perspektywy rozwoju konstrukcji mechanicznej, technologii siłowników, systemów sterowania, systemów czujników oraz metod uczenia maszynowego w inżynierii rehabilitacyjnej.

Orteza – skąd to się wzięło?

Obecny stan wiedzy w dziedzinie ortez bionicznych ma swój początek w klasycznej starożytności. Pierwsze znane prace związane z tym tematem stworzył Archytas z Tarentu w 350 roku p.n.e. Wynalazł kilka urządzeń mechanicznych, takich jak latający ptak napędzany parą. Jego prace dały początek nowoczesnej robotyce. W średniowieczu powszechne było konstruowanie dla rozrywki urządzeń, które teraz można nazwać androidami. Przydzielono im role, aby witać gości przy wejściu, grać na instrumentach, otwierać drzwi lub wykonywać inne proste czynności. Do zasilania androidów dawni konstruktorzy wykorzystywali grawitację, energię zgromadzoną w źródle lub płynącą wodę. Słowo „robot” – opisujące maszynę mechaniczną – zostało użyte po raz pierwszy w 1920 roku w sztuce science fiction „Rossumovi Univerzální Roboti” czeskiego pisarza Karela Čapka. Kolejne dziesięciolecia przyniosły dynamiczny rozwój robotyki dzięki intensywnym badaniom i licznym projektom realizowanym na całym świecie – proste roboty zostały poszerzone o obecnie używane, wyrafinowane i złożone urządzenia.

Przykładem wyrobu medycznego, którego konstrukcja jest podobna do wyrobów zrobotyzowanych, jest orteza. Słowo orteza pochodzi z greckiego „ortho” i oznacza „wyprostować” – dlatego celem ortezy jest stabilizacja uszkodzonych stawów i grup mięśni. Twórcą pierwszej znanej ortezy był w połowie XVI wieku francuski chirurg Ambroise Paré którego metalową ortezę wprowadzono do korekcji skoliozy. Chociaż nie wykorzystywał żadnego ruchu, od tego czasu urządzenia ortezy są stale ulepszane. Wysiłki militarne USA w celu zwiększenia wytrzymałości i siły mięśni ludzkich doprowadziły do pomysłu ortezy bionicznej.

Pierwszą próbę skonstruowania wzmacniacza ludzkich mięśni podjęła firma General Electric w 1965 roku. Projekt nosił nazwę Hardiman i miał zwiększyć zdolność podnoszenia ludzi do 650 kg. Niestety generowała siłę unoszącą tylko 340 kg, a orteza była ogromna. Po kilku próbach ulepszeń projekt Hardiman został porzucony. W kolejnych dziesięcioleciach wielu konstruktorów próbowało przezwyciężyć ograniczenia współczesnych materiałów. Wreszcie, na początku lat 90-tych technologia była wystarczająco zaawansowana, aby zbudować kompaktową wersję Hardimana – gdzie głównym celem było wzmocnienie siły mięśni ludzkich.

Sklep medyczny Visamed, właściciel serwisu lozkadlachorych.pl