Ing dekade pungkasan, kemajuan ing robotika wis nyebabake kemajuan sing signifikan ing perawatan kesehatan, utamane ing bidang sing ana gandhengane karo peningkatan mobilitas lan rehabilitasi. Exoskeletons robot sing bisa dipakai, sing wis diturunake menyang ranah fiksi ilmiah, saiki aktif digunakake kanggo mbantu individu entuk maneh utawa nambah mobilitas. Kajaba iku, piranti rehabilitasi sing dibantu robot ngembangake kemungkinan terapeutik kanggo pasien sing pulih saka ciloko utawa ngatasi cacat. Artikel iki nyedhiyakake ringkesan ekstensif babagan aplikasi robotika ing perawatan kesehatan, fokus ing rong area utama: (1) piranti gerakan sing dibantu kanggo mobilitas sing luwih apik lan (2) robotika rehabilitasi kanggo ndhukung proses pemulihan.
1. Evolusi Robotika lan Exoskeletons
1.1 Pangembangan Awal
Konsep piranti mekanis sing nambah kekuwatan lan mobilitas manungsa bisa dilacak nganti pirang-pirang dekade. Riset militèr awal ing taun 1960-an lan 1970-an njelajah kemungkinan mbangun exoskeletons sing dikuwasani kanggo prajurit kanggo nggawa beban abot ing jarak sing adoh (Herr, 2009). Sanajan upaya awal iki diwatesi kanthi desain gedhe lan sumber daya sing ora cukup, dheweke nggawe dhasar kanggo teknologi exoskeleton modern.
1.2 Kemajuan Teknologi
Swara wektu, dandan ing motor, baterei, sensor, lan algoritma kontrol propelled exoskeleton pembangunan. Motor listrik lan bahan entheng sing luwih efisien, kayata serat karbon lan paduan aluminium kelas dhuwur, nyuda bobot exoskeletons lan nggawe luwih praktis kanggo panggunaan saben dina (Gandhi et al., 2021). Sauntara, sensor-kayata unit pangukuran inersia (IMU), sensor gaya, lan sensor elektromiografi (EMG)-wis ngidini deteksi nyata-wektu saka maksud pangguna, ndadékaké kontrol sing luwih lancar lan intuisi (Yeung et al., 2017).
1.3 Aplikasi Exoskeleton Modern
Eksoskeleton modern ana ing macem-macem wujud:
Exoskeletons ekstrem ngisor: Dirancang kanggo mbantu mlaku-mlaku, ngadeg, lan mendaki tangga (contone, ReWalk, Ekso Bionics, Indego).
Eksoskeleton ekstremitas ndhuwur: Asring digunakake ing konteks terapeutik kanggo mulihake utawa mbantu gerakan lengen ing pasien sing pulih saka stroke utawa ciloko neurologis liyane (contone, Myomo's MyoPro).
Exoskeletons industri: Digunakake kanggo nyuda beban tugas sing bola-bali lan nyuda risiko gangguan muskuloskeletal kanggo para pekerja (contone, exoskeleton sing ndhukung bahu SuitX).
2. Piranti Gerakan Dibantu: Nambah Mobilitas
2.1 Ringkesan
Piranti gerakan sing dibantu yaiku teknologi robot sing dirancang khusus kanggo nambah utawa mulihake kemampuan wong kanggo obah. Tujuane kanggo nambah kamardikan, nyuda resiko komplikasi sekunder (contone, ulkus tekanan, atrofi otot), lan ningkatake kualitas urip sakabèhé. Exoskeletons bagian ngisor minangka salah sawijining piranti sing paling misuwur, asring nyedhiyakake solusi mobilitas kanggo individu sing cidera sumsum tulang belakang (SCI), multiple sclerosis, utawa mobilitas sing gegandhengan karo umur (Sale et al., 2012).
2.2 Mekanisme lan Keuntungan
Aktuasi Powered
Akeh exoskeleton nggunakake motor listrik ing sendi pinggul lan / utawa dhengkul kanggo mbantu mlaku. Sensor terintegrasi ndeteksi postur pangguna utawa nyoba kanggo mindhah, nyebabake aktuator nyedhiyakake torsi sing dibutuhake (Dollar & Herr, 2008). Bantuan wektu nyata iki bisa ngidini individu mlaku ing permukaan sing rata utawa malah munggah tangga, gumantung saka desain piranti kasebut.
Dhukungan bobot awak
Sawetara piranti gerakan sing dibantu sebagian ndhukung bobot awak pangguna, nyuda beban fisik gerakan.Iki migunani kanggo individu sing ngalami latihan gait utawa sing duwe kekuatan otot sing winates.
Kustomisasi lan adaptasi
Algoritma majeng ngidini exoskeletons adaptasi karo kahanan pangguna sing ganti, bisa uga variasi kacepetan, arah, utawa miring. Adaptasi kasebut mbantu ngoptimalake kenyamanan, keamanan, lan efisiensi energi (Zhang et al., 2017).
Asil Kesehatan Apik
Panggunaan exoskeleton kanthi reguler bisa mbantu nyuda komplikasi sekunder sing ana gandhengane karo imobilitas, kayata atrofi otot, mundhut kepadatan balung, utawa kesehatan kardiovaskular sing kurang. Sawetara studi wis nglaporake perbaikan keseimbangan pangguna, kekuatan otot, lan kesejahteraan sakabèhé (Kressler et al., 2013).
2.3 Tantangan ing Adoption nyebar
Sanajan janjine, exoskeleton gerakan sing dibantu uga ngadhepi alangan:
Biaya dhuwur: Biaya pangembangan lan manufaktur nyebabake rega tuku utawa sewa sing dhuwur, mbatesi aksesibilitas.
Syarat Pelatihan: Pangguna lan pengasuh mbutuhake latihan khusus kanggo ngoperasikake exoskeleton robot kanthi aman.
Persetujuan Regulasi: Saben piranti kudu nyukupi standar lan sertifikasi klinis sing ketat (umpamane, FDA ing AS, tandha CE ing Eropa), sing bisa alon mlebu pasar.
Watesan Lingkungan: Exoskeletons nindakake paling apik ing permukaan sing relatif rata, nggawe pandhu arah ing terrain sing ora rata utawa njaba luwih tantangan.
3. Robotika Rehabilitasi: Ndhukung Proses Recovery
3.1 Peran ing Rehabilitasi
Robot rehabilitasi dirancang kanggo mbantu proses terapi pasien sing pulih saka ciloko fisik, stroke, utawa kelainan saraf. Asring digunakake ing setelan klinis, piranti kasebut nyedhiyakake latihan khusus kanthi intensitas dhuwur, bola-bali, kanthi tuntunan terapis, sing kritis kanggo neuroplastisitas lan pemulihan fungsional (Mehrholz et al., 2018).
3.2 Bidang Kunci Robotika Rehabilitasi
Rehabilitasi Upper-Limb
Akeh pasien stroke ngalami hemiparesis (kelemahan siji sisih awak), nggawe angel nindakake tugas saben dina. Robot rehabilitasi kanggo ekstremitas ndhuwur asring nggunakake sistem kabel, lengen robot, utawa solusi adhedhasar exoskeleton kanggo mbantu utawa nolak gerakan ing sendi bahu, sikut, lan pergelangan tangan (Kwakkel et al., 2017). Conto kalebu Armeo Power (Hocoma) lan lengen robot MIT-Manus (Krebs et al., 2003).
Rehabilitasi Pangan ngisor
Pelatih gait robot, kayata Lokomat (Hocoma), nggunakake persiyapan adhedhasar treadmill kanthi aktuasi robot ing sendi pinggul lan dhengkul. Pasien digantung ing sistem sabuk sing sebagian ndhukung bobot awak. Sikil robot nuntun anggota awak pasien kanthi pola gait alami, ningkatake sinau maneh katrampilan mlaku.
Rehabilitasi Tangan lan Driji
Exoskeletons driji utawa tangan ngarahake ketangkasan lan kontrol motorik sing apik, asring nggunakake aktuator lan sensor sing entheng kanggo mbantu gerakan nangkep lan ngeculake (Li et al., 2011). Iki bisa migunani utamane kanggo pasien sing pulih saka stroke utawa ciloko tangan.
Integrasi Virtual Reality (VR).
Akeh robot rehabilitasi majeng nggabungake kasunyatan virtual utawa antarmuka kaya game kanggo motivasi pasien lan menehi umpan balik wektu nyata. Panggunaan lingkungan VR bisa ningkatake keterlibatan, ketaatan, lan asil fungsional (Deutsch et al., 2020).
3.3 Kaluwihan lan Bukti Klinis
Ambalan lan Intensitas Dhuwur
Piranti robot bisa ngirim sesi terapi intensitas dhuwur sing konsisten-faktor penting kanggo nyopir owah-owahan neuroplastik (Langhorne et al., 2009).
Penilaian Objektif
Sensor sing dipasang ing robot rehabilitasi ngukur paramèter kaya output gaya, sawetara gerakan, lan aktivasi otot. Titik data kasebut mbisakake pemantauan kemajuan pribadi lan penyesuaian terapi adaptif (Bernhardt et al., 2017).
Konsistensi lan linuwih
Dibandhingake karo terapi manual mung, robot bisa nyedhiyakake jalur gerakan sing konsisten banget lan ngontrol tingkat pitulung utawa resistensi sing ditrapake kanggo pasien. Iki nyuda kelelahan terapi lan variasi ing protokol latihan (Mehrholz et al., 2018).
Empowering Therapists
Tinimbang ngganti terapi manungsa, robot tumindak minangka alat sing nambah kemampuan terapi. Dheweke nangani tugas sing bola-bali, mbebasake terapi kanggo fokus ing pengambilan keputusan strategis lan interaksi pasien sing dipersonalisasi.
3.4 Tantangan ing Robotika Rehabilitasi
Biaya lan Kompleksitas: Sistem robot sing canggih bisa larang kanggo klinik. Pangopènan, ndandani, lan latihan staf minangka beban finansial tambahan.
Kabutuhan Khusus Pasien: Individu beda-beda ing syarat terapi, nuntut kustomisasi piranti lan program.
Watesan Teknologi: Piranti saiki bisa uga ora niru kerumitan lengkap saka gerakan normal, nandheske perlu kanggo riset aktif ing desain biomimetic lan kontrol cerdas.
Masalah Regulasi lan Asuransi: Ngamanake persetujuan peraturan lan reimbursements insurance bisa protracted. Bukti klinis kudu nuduhake efektifitas biaya teknologi kasebut supaya bisa diadopsi kanthi akeh (Bertani et al., 2021).
4. Arah Future lan Tren Muncul
Exoskeletons alus
Bingkai kaku bisa mbatesi kenyamanan pangguna lan sawetara gerakan. Exoskeletons alus-digawe saka tekstil, kabel, lan aktuator entheng-tujuan kanggo menehi pitulungan tanpa akeh exoskeletons tradisional (Cao et al., 2020).
Antarmuka Otak-Komputer (BCI)
Ing sawetara prototipe, BCI ngidini individu sing lumpuh abot kanggo ngontrol anggota awak robot utawa exoskeletons nggunakake sinyal langsung saka otak (Ang et al., 2010). Iki bisa mbukak kunci cakrawala anyar kanggo wong sing nandhang cedera sumsum tulang belakang tingkat dhuwur utawa penyakit neurodegeneratif lanjut.
Artificial Intelligence (AI) lan Machine Learning
Integrasi algoritma AI mbisakake exoskeletons lan robot rehabilitasi sinau lan adaptasi karo pola gait unik pangguna utawa kemajuan terapi. Kemampuan adaptasi iki bisa nyebabake intervensi sing luwih pribadi lan efisien (Orekhov et al., 2021).
Wearable Sensor lan ngawasi
Sensor sing bisa dipakai sing digabungake menyang sandhangan utawa eksoskeleton bisa ngumpulake data biomekanik lan fisiologis sing ekstensif. Liwat analytics berbasis awan, data iki bisa mbantu dokter nyetel terapi kanthi nyata-wektu, ningkatake asil (Artemiadis, 2014).
Tele-Rehabilitasi lan Ngawasi Jarak Jauh
Kanthi konektivitas tambah, exoskeletons lan piranti rehabilitasi bisa digunakake ing omah nalika dokter ngawasi kemajuan saka adoh. Pendekatan iki bisa ngluwihi jangkauan perawatan khusus menyang komunitas sing adoh utawa kurang terlayani (Tyagi et al., 2018).
Robotika lan teknologi exoskeleton wis mlebu ing jaman anyar kanggo nambah mobilitas lan perawatan rehabilitasi. Saka ngewangi individu sing ciloko sumsum tulang belakang kanggo ningkatake asil terapi kanggo wong sing slamet stroke, piranti kasebut nduduhake kekuwatan transformatif saka teknik lan obat sing konvergen.Sanajan alangan-kayata biaya, tantangan peraturan, lan watesan teknologi-tetep, riset lan inovasi sing terus-terusan ing desain, kontrol, lan AI nyaranake masa depan sing cerah. Nalika piranti kasebut dadi luwih canggih lan bisa diakses, piranti kasebut nduweni janji bakal ningkatake kualitas urip kanggo mayuta-yuta wong ing saindenging jagad.
Referensi
Ang, KK, Guan, C., Chua, KSG, Ang, BT, Kuah, CWK, Wang, C., … & Burdet, E. (2010). A sinau klinis antarmuka otak-komputer berbasis citra motor kanggo rehabilitasi robot tungkak ndhuwur. Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Konferensi Internasional Tahunan 2010 saka IEEE, 1501–1504.
Artemiadis, PK (2014). Robotika sing bisa dipakai: Saka exoskeletons nganti sandhangan cerdas. Akademik Press.
Bertani, R., Melegari, C., De Cola, MC, Bramanti, A., Bramanti, P., & Calabrò, RS (2021). Efek rehabilitasi anggota ndhuwur sing dibantu robot ing pasien stroke: review sistematis kanthi meta-analisis. Ilmu Neurologis, 42(2), 1–11.
Bernhardt, J., Hayward, KS, Dancause, N., Lannin, NA, Ward, NS, Nudo, RJ, ... & Boyd, LA (2017). Kerangka pangembangan uji coba pemulihan stroke: Rekomendasi inti adhedhasar konsensus saka Meja Bundar Pemulihan lan Rehabilitasi Stroke Kapindho. Jurnal Internasional Stroke, 12(5), 472–480.
Cao, W., Xie, H., Luan, S., Wu, C., & Zhang, X. (2020). Desain lan kontrol exoskeleton alus kanggo mbantu gerakan ekstrem ngisor. Soft Robotika, 7(2), 199–210.
Deutsch, JE, Lewis, JA, & Whitall, J. (2020). Kasunyatan virtual kanggo rehabilitasi sensorimotor post-stroke: Janji lan kahanan saiki lapangan. Laporan Kedokteran Fisik lan Rehabilitasi Saiki, 8(4), 1–8.
Dollar, AM, & Herr, H. (2008). Exoskeletons ekstremitas ngisor lan orthoses aktif: Tantangan lan paling canggih. Transaksi IEEE ing Robotika, 24(1), 144–158.
Gandhi, P., Esquenazi, A., Rivera, M., Vergara, AA, & Li, C. (2021). Latihan gait exoskeleton ing wong sing cidera sumsum tulang belakang kronis: sinau pilot. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, 100(1), 79–85.
Herr, H. (2009). Exoskeletons lan orthoses: Klasifikasi, tantangan desain lan arah mangsa. Jurnal NeuroEngineering lan Rehabilitasi, 6(21).
Kressler, J., Thomas, CK, Faust, KL, & Burns, AS (2013). Ngerteni keuntungan terapeutik saka ambulasi bionik overground: seri kasus eksplorasi ing wong sing cidera sumsum tulang belakang kronis lan lengkap. Arsip Kedokteran Fisik lan Rehabilitasi, 94(10), 1958–1963.
Krebs, HI, Palazzolo, JJ, Dipietro, L., Ferraro, M., Krol, J., Rannekleiv, K., … & Hogan, N. (2003). Robotika Rehabilitasi: Terapi dibantu robot progresif adhedhasar kinerja. Robot Otonom, 15, 7–20.
Kwakkel, G., Winters, C., van Wegen, EEH, Nijland, RHA, van Kuijk, A., Visser-Meily, A., ... & Kollen, BJ (2017). Efek terapi dibantu robot ing pemulihan ekstremitas ndhuwur sawise stroke: review sistematis lan meta-analisis. Stroke, 48(11), 3232–3239.
Langhorne, P., Bernhardt, J., & Kwakkel, G. (2009). Rehabilitasi stroke. Lancet, 373(9678), 1923–1932.
Li, K., Fang, J., Zhou, X., & Liu, L. (2011). Exoskeleton tangan novel kanggo rehabilitasi nggunakake transmisi kabel lan sumbu gabungan sing nyelarasake dhewe. Transaksi IEEE / ASME ing Mekatronika, 17(5), 783–793.
Mehrholz, J., Elsner, B., Werner, C., Kugler, J., & Pohl, M. (2018). Latihan dibantu elektromekanis kanggo mlaku-mlaku sawise stroke. Cochrane Database Review Sistematis, (5).
Orekhov, AL, Basarab, DC, Sornkarn, N., & Nanayakkara, T. (2021). Otonomi bareng ing robotika bantu: Survei. Sensor, 21(19), 6468.
Sale, P., Franceschini, M., & Waldner, A. (2012). Khasiat terapi lumampah sing dibantu robot ing pasien stroke lan sumsum tulang belakang: review sistematis. NeuroRehabilitation, 31(3), 3–11.
Tyagi, S., Lim, CM, Ho, WHH, Chen, HL, & Kwan, MK (2018). Telerehabilitasi: Tapel wates anyar ing obat rehabilitasi. mKesehatan, 4(40), 1–12.
Yeung, LF, Chen, W., Lee, WCC, & Zhang, ZQ (2017). Desain robot ankle exoskeleton kanggo rehabilitasi stroke. Jurnal Internasional Robotika Cerdas lan Aplikasi, 1(2), 244–255.
Zhang, F., Wang, W., & Huang, H. (2017). Desain lan kontrol sistem exoskeleton ekstremitas ngisor robot kanggo rehabilitasi gait. Mekatronika, 44, 66–76.
Penafian: Artikel iki dimaksudaké kanggo nyedhiyani informasi umum babagan robotika lan teknologi exoskeleton kanggo nambah mobilitas lan rehabilitasi. Ora ngganti saran medis profesional, diagnosis, utawa perawatan. Tansah njaluk saran saka panyedhiya kesehatan sing mumpuni babagan kabutuhan pasien tartamtu.
← Artikel sadurungé Artikel sabanjure →
- Kamajuan ing Ilmu Latihan
- Inovasi Teknologi Wearable
- Terapi Genetik lan Seluler
- Ilmu Nutrisi
- Bantuan Farmakologi
- Artificial Intelligence lan Machine Learning
- Robotika lan Exoskeletons
- Virtual lan Augmented Reality
- Pelatihan Luar Angkasa lan Lingkungan Ekstrem
- Implikasi Etika lan Sosial ing Kemajuan