Fot. Ekso Bionics

Z amerykańskiej armii do światowej medycyny

Solidne doniesienia dotyczące egzoszkieletu sięgają XIX w. To właśnie w 1890 r. Mikołaj Jagin stworzył pionierską aparaturę „wspomagającą chodzenie, skakanie i bieganie”. Drewniany pancerz został zaprojektowany, by zwiększyć prędkość żołnierzy maszerujących przez wiele kilometrów. Zdawano sobie bowiem sprawę, jak duże odległości i z jakim obciążeniem żołnierze będą musieli pokonać na misjach, a co za tym idzie – jak niemało wysiłku będzie to ich kosztowało. W założeniu egzoszkielet miał stać się swego rodzaju pomocnikiem partycypującym w wysiłku fizycznym wojskowych. Pierwszej dość znacznej próbie urządzenie poddali amerykańscy żołnierze podczas konfliktu zbrojnego w Afganistanie. Tam w życie wprowadzili Human Universal Load Carriera, czyli rozwiązanie szerzej znane jako HULC.

Co w istocie kryje się pod pojęciem egzoszkieletu, patrząc na sprawę od strony medycznej? To po prostu bioniczna konstrukcja służąca do reedukacji chodu, składająca się ze sztywnej, metalowej ramy uzbrojonej w sterowane komputerowo siłowniki zainstalowane na stawach kolanowych i biodrowych, dodatkowo wzbogacona o plecak z bateriami. Istotny element stanowi fakt, że jest to narzędzie przeznaczone do rehabilitacji pacjentów zmagających się ze schorzeniami neurologicznymi, a korzystać z niego mogą osoby o różnym stopniu niepełnosprawności, w tym porażenia – zarówno całkowitego, jak i połowicznego. Spektrum, w którym można stosować egzoszkielet, jest bardzo szerokie. Tyczy się m.in. osób po udarze, z dystrofią czy stwardnieniem rozsianym, a także tych z całkowitym uszkodzeniem rdzenia kręgowego do wysokości C7 (włącznie), z urazem czaszkowo-mózgowym oraz mózgowym porażeniem dziecięcym i zespołem Guillana-Barego. Niestety występują też przeciwwskazania do użycia egzoszkieletu. Można do nich zaliczyć chociażby: wzrost (pacjent nie może być wyższy niż 190 cm i niższy niż 160 cm) czy wagę, która nie powinna przekraczać 100 kg. Na dodatek osoby, u których egzoszkielet ma zostać zastosowany, nie mogą mieć nadmiernego napięcia mięśniowego i zbyt dużych ograniczeń w stawach.

Nietypowy „uniform”

Egzoszkielet to skomputeryzowana konstrukcja, którą nakłada się na ciuchy pacjenta. Ten ćwiczenia winien wykonywać pod okiem rehabilitanta. Całość nie należy do lekkich rzeczy, gdyż waga tego niestandardowego „ubrania” oscyluje zazwyczaj w okolicach 23 kg. Co ważne, pacjent nie odczuwa dodatkowego balastu, a dopasowanie urządzenia do człowieka zazwyczaj nie zajmuje dłużej niż pięć minut. „Uniform” pozwala na wykonywanie ruchów wstawania i siadania na krześle oraz chodzenie z prawidłowym przenoszeniem obciążenia między kończynami. Jest zasilany przez baterie, porusza stawami chorego za pomocą siłowników elektrycznych. Rehabilitacja egzoszkieletem umożliwia ludziom po porażeniu, częstokroć z minimalną sprawnością przedramion, na ponowne praktyczne zaznajomienie się ze wzorcami chodu. Korzyści płynące z rehabilitacji egzoszkieletem to skrócenie czasu terapii i oszczędność pieniędzy. Dotychczas pacjenci z niedowładem kończyn, aby powrócić do sprawności, musieli korzystać z pomocy wielu specjalistów. Z egzoszkieletem osoba rehabilitowana zazwyczaj korzysta z pomocy tylko jednego rehabilitanta, a resztę niezbędnych ćwiczeń pomaga wykonać maszyna.

Egzoszkielety nie tylko łączą funkcje wózka (podparcie ciała pacjenta, zwiększenie możliwości lokomocyjnych) i robota rehabilitacyjnego (usprawnianie w ruchu, z zachowaniem powtarzalności naturalnych wzorców chodu lub tych zbliżonych do naturalnych, brak zmęczenia terapeuty, zwiększenie motywacji pacjenta). Dodają do nich nowe możliwości: terapię niemalże 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, podczas  normalnego, codziennego funkcjonowania, z zachowaniem mobilności dwunożnej (wchodzenie po schodach i pochyłościach, w tzw. terenie trudnym lub w wąskich przejściach) i pełne wsparcie w każdej pozycji (od stania, siedzenia, leżenia, przez schylanie się, a może nawet po... kucanie). Nie bez kozery egzoszkielet czasami jest nazywany perełką światowej rehabilitacji. Do wad tego typu narzędzi można zaliczyć jednak: konieczność doboru indywidualnego, złożone procedury dopasowania i uzbrajania egzoszkieletu, szkolenia użytkownika i jego rodziny/opiekunów, wymóg wypracowania wskazań i przeciwwskazań oraz wdrożenia rozwiązań technicznych i procedur awaryjnych podwyższających bezpieczeństwo pacjenta oraz jego otoczenia, w tym terapeutów i rodziny/opiekunów. Ponadto, nie do końca zbadane są skutki długoterminowego użytkowania wspomnianego rodzaju maszyny.

Astronauci też skorzystają

Egzoszkielety to technologia, która popularność sukcesywnie zyskuje nie tylko na Ziemi, lecz także w… kosmosie. NASA już wiele lat temu podjęła prace zmierzające w kierunku opracowania egzoszkieletu dla astronautów. Dzięki temu załoganci zyskaliby stały opór, co z kolei umożliwiłoby zapobieganie zanikaniu mięśni śmiałków penetrujących przestrzeń pozaziemską. Egzoszkielet nałożony na skafander kosmiczny ma też dawać astronautom dodatkową siłę potrzebną podczas wykonywania napraw w otwartej przestrzeni lub możliwego pobytu na ciałach niebieskich o niższej grawitacji. Po wylądowaniu na powierzchni Ziemi natomiast może pomagać w rehabilitacji astronautów nieuniknionej po dłuższym przebywaniu w kosmosie, jak również innych osób, które mają problemy z poruszaniem się.