Робототехника и экзоскелеты
Linas JuozėnasПоделиться
Робототехника и экзоскелеты
Правильно выбранное устройство может сделать движение возможным, поддержать полезную практику или снизить усилия при выполнении задачи. Его настоящая ценность заключается в том, что это изменение делает возможным для человека.
Это может означать отработку шагов после инсульта, удержание повседневного предмета, участие в ходьбе с поддержкой или снижение нагрузки при работе над головой. Для каждой цели нужны своя конструкция и свой способ оценки успеха.
Понимание этих различий помогает нам оценить возможности технологии и одновременно задавать более точные вопросы о восстановлении, комфорте, независимости и доступности.
Для разных людей по разным причинам могут быть важны стояние, дотягивание, ходьба, работа и сохранение энергии.
Поддержка устройства, собственные возможности человека и доступные ему повседневные варианты - это разные результаты.
Подгонка, обучение, поддержка, техническое обслуживание и подходящая окружающая среда должны рассматриваться наряду с аппаратным обеспечением.
Поддержка, реабилитация и участие
Экзоскелет - это внешняя конструкция, которую носят на теле для поддержки движений или воздействия на них. Некоторые экзоскелеты оснащены приводными суставами, другие используют пружины или иные пассивные механизмы. Робототехника для реабилитации - более широкое понятие: она также включает устройства, которые направляют движение кисти, поддерживают шаг или обеспечивают выполнение контролируемого упражнения без необходимости носить полноценную конструкцию на теле.
Одно и то же устройство может служить нескольким целям, но каждую из них необходимо оценивать отдельно. Поддержка может улучшать выполнение задачи во время работы устройства. Реабилитация направлена на улучшение функционирования посредством программы ухода и практики. Поддержка при выполнении задачи может снизить усилия или помочь человеку выполнить конкретное действие.
ВОЗ описывает реабилитацию с точки зрения функционирования, индивидуальных целей и взаимодействия человека с окружающей средой.[1] Это даёт нам полезную отправную точку: сначала выберите значимую активность, а затем подумайте, какие инструменты могут помочь.
Помощь во время использования
Может ли человек выполнить с устройством полезную задачу? Учитывайте необходимую помощь, время и усилия.
Изменения после тренировки
Сохраняется ли значимое улучшение после уменьшения помощи или снятия тренировочного устройства, если такая оценка уместна?
Участие в жизни
Расширяет ли такая организация возможности человека выбирать, чем заниматься дома, на работе или в обществе?
Человек может ценить возможность стоять с поддержкой, не ожидая самостоятельной ходьбы. Другой может предпочитать инвалидную коляску для эффективного передвижения, используя робота для определённого упражнения. Вспомогательные технологии включают множество изделий и услуг, связанных с ними; часто полезно сочетать разные варианты.[2]
Важно сравнивать устройство с реальными потребностями человека и доступными альтернативами. Мобильность ценна благодаря свободе, комфорту и участию в жизни. Она не обязана соответствовать какому-то одному способу передвижения.
Какие бывают роботы и экзоскелеты?
Устройство полезно описывать по нескольким параметрам: где оно соприкасается с телом, использует ли внешний источник питания, как передаёт усилие и где его предполагается применять. Одно лишь слово «роботизированный» мало что говорит об этих характеристиках.
Ортез поддерживает или изменяет функционирование структуры тела; протез заменяет отсутствующую часть тела. Экзоскелет может выполнять функцию ортезного устройства, однако многие ортезы представляют собой простые изделия без привода. Стандарты ВОЗ в области ортезирования и протезирования относят эти изделия к услугам по оценке, подбору и последующему сопровождению.[3]
| Конструкция | Как взаимодействует с телом | Типичное назначение или ограничение |
|---|---|---|
| Жёсткий носимый экзоскелет | Рамы, манжеты и суставы передают усилия через точки крепления. | Может обеспечивать значительное направление движения или поддержку; необходимо учитывать выравнивание и свободу движений. |
| Мягкий роботизированный экзокостюм | Текстильные элементы, тросы или гибкие приводы прикладывают усилия к телу. | Может дополнять движение благодаря менее жёсткой конструкции; мягкая конструкция не гарантирует полной поддержки веса тела. |
| Пассивное поддерживающее устройство | Пружины, эластичные элементы или механические конструкции поддерживают нагрузку или перераспределяют её. | Может снизить нагрузку при выполнении определённой задачи без электродвигателя; степень поддержки меняется в зависимости от положения тела. |
| Носимое устройство с приводом | Привод под управлением контроллера создаёт усилие или крутящий момент в суставе. | Может помогать выполнять выбранное движение; важны источник питания, синхронизация и поведение при неисправностях. |
| Робот для реабилитации с рабочим органом | Кисть, стопа или другая конечная часть взаимодействует с рукояткой, платформой или креплением. | Может направлять выполнение задачи или оказывать сопротивление, не повторяя положение каждого сустава конечности. |
| Стационарная система для тренировки ходьбы | Могут сочетаться беговая дорожка, подвижные опорные платформы для стоп, система поддержки веса тела или роботизированное ведение ног. | Обеспечивает тренировку контролируемого шага; результаты в клинике требуют соответствующей функциональной оценки. |
Область тела - лишь часть описания
Системы для верхних конечностей могут поддерживать плечо, локоть, запястье или пальцы. Системы для нижних конечностей могут помогать тазобедренным, коленным или голеностопным суставам. Даже устройство, описанное как «для всего тела», имеет конкретные поддерживаемые суставы, движения и условия использования.
Некоторые изделия для поддержки рук компенсируют действие силы тяжести, не приводя движение в действие. Другие активно направляют движение или создают сопротивление. Название механизма информативнее предположения, что каждый реабилитационный ортез содержит двигатели или что каждая носимая рама предназначена для повседневной ходьбы.
Системы питания, датчики и управление
Привод преобразует энергию в механическое действие. Электродвигатели, сжатый воздух, гидравлика и другие механизмы могут создавать усилие. Передаточные механизмы, тросы и тяги определяют, как это действие передаётся телу. Возникающий при этом вращательный эффект вокруг сустава называется крутящим моментом.
Активная помощь требует источника энергии, которым в портативных системах часто служит аккумулятор. Ёмкость, переносимая масса, скорость, нагрузка и условия эксплуатации влияют на фактическое время работы. Характеристика, измеренная при одном условии испытания, не гарантирует такой же результат для каждого пользователя в течение дня.
Пассивная помощь всё равно должна передавать усилие
Пружина может накапливать энергию при деформации и позднее возвращать часть этой энергии. Опорная конструкция также может изменять пути распределения нагрузки. Ни одна из них не создаёт неограниченную энергию. Помощь на одном этапе движения может создавать сопротивление на другом, поэтому следует рассматривать задачу целиком.
Контроллеры интерпретируют сигналы
Датчики положения в суставах оценивают положение или вращение; инерциальные датчики обнаруживают характеристики движения; силовые датчики измеряют нагрузки в определённых местах. Некоторые системы используют электрические сигналы мышц, перенос веса или кнопки для начала действия. Другие выполняют заранее заданную последовательность с проверками безопасности.
Контроллер объединяет эти входные данные со своими правилами или моделью, чтобы выбрать выходной сигнал. Он может оценивать фазу ходьбы или предполагаемое движение. Такая оценка не даёт прямого доступа к мыслям человека. Эффективный контроллер также должен распознавать неопределённость, неожиданное сопротивление и ситуации, выходящие за рамки предусмотренного режима работы.
Помощь может принимать разные формы
Стратегии роботизированного управления включают ведение по траектории, помощь только при необходимости, создание сопротивления или формирование задачи со специфическим уровнем сложности.[4] Каждое из них меняет взаимодействие между человеком и машиной. Более сильная помощь может облегчить выполнение, но подходящий объём помощи для практики зависит от цели и текущих возможностей человека.
Машинное обучение — один из возможных методов корректировки поведения. Оно не требуется для каждого эффективного устройства, а его наличие не доказывает, что помощь клинически полезна или хорошо подходит конкретному человеку.
Силы, соответствие и значение измерений
Носимое устройство работает за счёт физического контакта. Силы, прикладываемые манжетой, ремнём, обувью или поясом, должны переноситься в местах их воздействия на тело и поддерживаться в других местах. Снижение нагрузки в одном месте может изменить нагрузку в другом.
Человеческие суставы также движутся по сложным траекториям. Жёсткий механический шарнир и биологический сустав не обязательно сохраняют соосность на протяжении всего движения. Поэтому соответствие касается не только того, подходит ли рама человеку по росту, но также движения, давления, комфорта и управления.
NIOSH подчёркивает, как размеры тела и репрезентативность в дизайне влияют на соответствие и доступность профессиональных экзоскелетов.[5] Не следует считать, что успешная демонстрация на одном типе телосложения описывает каждого пользователя.
| Измерение или оценка | Что это может нам показать | Чего это само по себе установить не может |
|---|---|---|
| Положение сустава или амплитуда движений | Движение, измеренное или оценённое системой в заданной системе координат. | Функция без боли, состояние тканей или значимое улучшение в повседневной жизни. |
| Сила или крутящий момент на датчике | Нагрузка в измеряемом месте прикрепления, на рукоятке или в суставе устройства. | Полная внутренняя нагрузка на сухожилие, суставную поверхность или структуру позвоночника. |
| Поверхностная ЭМГ | Электрическая активность, зарегистрированная в мышцах рядом с электродами. | Прямое измерение силы мышцы, утомления, повреждения тканей или будущей травмы. |
| Шаги или повторения | Сколько событий соответствовало правилу подсчёта, установленному программой. | Насколько человек участвовал или улучшилась ли функция в результате практики. |
| Метаболическая стоимость энергии | Физиологическая потребность в энергии, измеренная подходящим методом. | Постоянное улучшение физической формы или тот же эффект при выполнении другой задачи. |
| Время выполнения или оценка успешности | Результативность в зафиксированных условиях и при заданных настройках помощи. | Независимость, если влияние настройки, надзора или помощи было исключено. |
Поверхностная ЭМГ требует особого внимания: амплитуда зависит от условий измерения и физиологических условий, поэтому её интерпретация как силы мышцы или долгосрочной адаптации может вводить в заблуждение.[6] Более низкий сигнал во время задачи с поддержкой может быть полезным свидетельством о выполнении этой задачи. Это не доказывает, что устройство предотвращает травмы.
Делайте сравнения интерпретируемыми
Зафиксируйте задачу, скорость, настройки устройства, уровень помощи и любую оказанную поддержку. Если человек тянется дальше, потому что робот теперь оказывает больше помощи, результат описывает другое условие. Оба наблюдения могут быть полезны, если изменение заметно.
Полезная оценка сочетает данные системы с функциональными результатами и опытом пользователя. Спросите, что стало легче, что стало труднее и проявляется ли улучшение в деятельности, которую человек действительно хочет выполнять.
Как роботизированная практика может поддерживать реабилитацию
Робот для реабилитации может обеспечивать повторяемое выполнение задачи, поддерживать часть веса конечности или делать практику движений возможной, когда попытки без посторонней помощи крайне затруднены. Он также может создавать контролируемые условия для наблюдения за выполнением и корректировки задачи.
Эти возможности важны, когда они создают ценную практику. Большое число повторений полезно только с учётом самой деятельности, усилий, помощи и восстановления. Перемещение конечности по заданной траектории и обучение её использованию в повседневной жизни - это связанные, но разные результаты.
Оставляйте место для участия самого человека
В зависимости от цели терапевт может предложить сначала попытаться выполнить движение, прежде чем начинать помощь, изменять объём поддержки или вводить более сложную задачу. Исследования стратегий управления рассматривают вопрос о том, как оказывать поддержку, не лишая человека полезных возможностей активно участвовать.[4]
Это не означает, что всем следует оказывать минимальную помощь. Человеку может требоваться существенная поддержка, чтобы участвовать в занятии с комфортом. Вопрос заключается в том, служит ли выбранная поддержка текущей цели и корректируется ли задача по мере изменения обстоятельств.
Связывайте практику со значимой деятельностью
Например, занятие для руки может включать выполнение движений на вытягивание с поддержкой и размещение лёгкого предмета в доступном месте. Позже занятие для тренировки ходьбы может включать повороты, остановки или переходы, важные в условиях жизни человека. Клиническая команда определяет, какие упражнения подходят и как их вводить.
Обратная связь должна помогать человеку понимать задачу. Простой результат или одна чёткая корректировка могут быть удобнее нескольких одновременных показателей. Игровые элементы могут сделать практику более привлекательной, но удовольствие, посещаемость, двигательные изменения и повседневное функционирование следует оценивать отдельно, для каждой цели.
Сохраняйте связь с общим планом помощи
Сон, контроль симптомов, питание, общение и другие виды терапии могут влиять на участие в реабилитации. Сеансы с устройством должны соответствовать общему плану помощи человеку и его запасу сил. Программа, которая выглядит эффективной в журнале устройства, всё же может быть трудной, если дорога, подготовка и восстановление занимают большую часть дня.
Роботизированная тренировка ходьбы после инсульта
После инсульта трудности при ходьбе могут быть связаны с силой, координацией, чувствительностью, равновесием, выносливостью и вниманием в различных сочетаниях. Устройство для тренировки ходьбы может помочь организовать практику шагов, но ни один механизм не описывает потребности всех людей.
Что показал обзор доказательств за 2025 год
В Кокрейновский обзор вошло 101 исследование с участием 4 224 взрослых; поиск исследований проводился по декабрь 2023 года. Электромеханическая или роботизированная тренировка ходьбы в сочетании с физиотерапией, вероятно, повышала вероятность самостоятельной ходьбы к концу лечения. Обзор не установил соответствующего улучшения средней скорости ходьбы или расстояния, пройденного за шесть минут, а последующее наблюдение не показало явного устойчивого преимущества в самостоятельной ходьбе. Эти выводы относятся к различным устройствам и программам.[7]
Самостоятельная ходьба, скорость и выносливость - разные достижения. Человек может улучшить один показатель, по-прежнему нуждаясь в помощи для другого. Этот результат также не означает, что каждый участник исследования использовал переносной экзоскелет в повседневной жизни.
Отдельный вопрос: немедленная помощь
В небольшом исследовании 2020 года шесть человек с хроническим инсультом ходили быстрее и дальше во время тестов с мягким роботизированным экзокостюмом, оказывающим помощь.[8] Это демонстрирует потенциальную пользу устройства при его использовании в проверенных условиях. Это не доказывает, что такое же улучшение сохраняется после прекращения помощи.
Используйте доказательства для выбора цели
Для человека, осваивающего первые шаги, важным может быть вопрос о том, помогает ли программа добиться значимого прогресса в ходьбе с меньшей помощью со стороны другого человека. Для человека, который уже ходит, приоритетом могут быть комфорт, расстояние или передвижение в определённой обстановке.
В оценке следует указать, какие средство для ходьбы, ортез, устройство и помощь человека использовались. «Самостоятельный» в исследовании - это операционное определение, которое не обязательно означает, что человек может справиться с любой поверхностью, лестницей или задачей в общественной среде.
Роботизированная поддержка функции руки и кисти
Роботы для верхних конечностей могут поддерживать руку против силы тяжести, направлять движение руки к цели, создавать сопротивление или помогать разжимать и сжимать пальцы. Для выполнения полноценного повседневного действия также могут потребоваться чувствительность, распознавание предмета, корректировка захвата и координация с другой рукой.
Что крупное исследование добавляет к общей картине
В исследовании RATULS 2019 года методом рандомизации распределили 770 человек с умеренным или тяжёлым ограничением функции руки после инсульта. Роботизированную программу сравнивали с расширенной терапией, основанной на повторяющихся функциональных заданиях, и с обычным уходом. По основному показателю функции руки роботизированная программа не продемонстрировала значимого преимущества ни перед одним из вариантов сравнения.[9]
Этот вывод относится к изученной программе. Он служит основанием запросить доказательства эффективности предлагаемого вмешательства и его функционального результата, а не предполагать, что точное управление движениями или дополнительные технологии обязательно обеспечивают лучшее восстановление.
Помогающий захват также является полезной целью исследования
В серии случаев 2023 года изучалась мягкая роботизированная перчатка, предназначенная помогать людям с хроническим инсультом выполнять действия руками. В исследовании сообщалось об улучшении выполнения действий с помощью перчатки и изучалась удобность её использования.[10] Такая ранняя работа может выявить возможности и проблемы конструкции, но не подтверждает длительного восстановления без перчатки.
Для практического испытания полезно выбрать конкретный предмет и действие: удерживать предмет неподвижно, отпустить его в нужный момент или выполнить часть процесса одевания. Устройство должно обеспечивать подходящий захват и надёжный способ отпускания предмета с учётом контакта с кожей и чувствительности.
Измеряйте активность, которая важна человеку
Больший объём движений в локте может иметь значение, но он не равнозначен возможности приготовить еду или пользоваться телефоном. Функциональный тест, необходимая помощь и собственные приоритеты человека придают измерениям движений контекст.
Некоторые полезные результаты предполагают постоянную помощь. Другие связаны со способностями, развитыми в ходе терапии. Ясное обозначение цели позволяет честно ценить и то и другое.
Экзоскелеты после травмы спинного мозга
Для некоторых людей с травмой спинного мозга силовой экзоскелет для ходьбы может сделать возможными поддерживаемое стояние и шаги. Системы различаются тем, как они поддерживают равновесие, инициируют шаги и требуют помощи. Перед использованием необходима клиническая оценка и оценка конкретного устройства.[11]
Двигатель, приводящий ноги в движение, сам по себе не доказывает восстановление спинного мозга. Важны вопросы о том, что человек может делать с устройством, какая помощь ему требуется и помогает ли этот опыт достичь выбранной им цели.
Использование в общественных местах уже проверялось
В рандомизированном исследовании 2024 года с участием 161 ветерана с хронической травмой спинного мозга сравнивали использование только инвалидной коляски с использованием инвалидной коляски в сочетании с доступом к экзоскелету для ходьбы в течение четырёх месяцев дома и в общественных местах. В группе экзоскелета не было значительно лучших результатов по выбранным пациентами показателям психического и физического здоровья. Использование устройства было ограниченным, а наличие сопровождающего оказалось важным препятствием.[12]
Это помогает объяснить, почему успешная демонстрация ходьбы и полезная организация повседневной жизни - разные вопросы. Испытание не определяет, что будет важно для каждого человека, и не подтверждает, что другое устройство или модель поддержки дадут такой же результат.
Учитывайте весь путь мобильности
Рассмотрите весь процесс использования устройства: как человек садится в него, приступает к активности, поворачивается, останавливается, отдыхает и возвращается. Что происходит в узком дверном проёме? Где можно сесть? Кто может помочь, если возникнет проблема? Как устройство перемещается между разными местами?
Инвалидная коляска, адаптированный транспорт, доступная среда и средство для ходьбы могут обслуживать разные стороны жизни одного и того же человека. Время, утомляемость и потребность в помощи могут быть не менее важны, чем количество зарегистрированных шагов.
Заявления о профилактике пролежней, восстановлении плотности костной ткани или снижении других осложнений требуют доказательств именно таких результатов. Не следует предполагать их наличие только потому, что устройство позволяет стоять или ходить.
Профессиональные экзоскелеты и физическая рабочая нагрузка
Профессиональные устройства могут поддерживать руки при работе над головой, помогать туловищу при наклонах или влиять на нагрузку на нижние конечности. Устройство может облегчить определённую позу или движение, одновременно изменяя способ выполнения остальных частей задачи.
NIOSH описывает многообещающее снижение рабочей нагрузки наряду с практическими проблемами, такими как посадка, подвижность и внедрение.[13] Главный вопрос заключается в том, улучшает ли устройство выполнение всей задачи в реалистичных условиях, включая переходы и виды деятельности, для поддержки которых оно изначально не предназначалось.
Снижение показателя рабочей нагрузки - это промежуточный результат
Снижение мышечной активности во время краткого эксперимента не доказывает уменьшения числа травм в течение месяцев или лет. EU-OSHA подчёркивает неопределённость долгосрочных последствий и необходимость учитывать риски, которые создаёт само устройство.[14]
Например, устройство для поддержки рук может помочь при длительной работе над головой, но мешать дотягиваться до нижней полки, перемещаться в ограниченном пространстве или использовать средства индивидуальной защиты. Такие переходы должны учитываться в испытании, даже если основная задача выглядит успешно выполненной.
Сначала улучшите систему организации труда
Иерархия мер контроля отдаёт приоритет устранению опасностей или снижению их уровня в источнике.[15] Возможные варианты могут включать изменение веса объектов, высоты их размещения и доступа к ним, оборудования или производственного процесса. Также следует уделить внимание организации труда и возможностям для восстановления.
Затем в ходе испытания на рабочем месте можно выяснить, даёт ли экзоскелет полезный эффект при выполнении оставшейся части задачи. Привлекайте работников к определению критериев успеха и сообщению о дискомфорте или помехах. Одна лишь производительность - неполный показатель, если цель заключается в снижении физической нагрузки.
Более лёгкая задача не должна автоматически приводить к увеличению нагрузки, ускорению норм выработки или увеличению времени воздействия. Если ожидания меняются, заново оцените фактическую рабочую нагрузку. Работникам нужен практический способ приостановить работу, сообщить о проблемах и запросить другой вариант организации труда.
Спорт, фитнес и поддержка при старении
Поддержка с приводом может снизить усилия, необходимые для выполнения движения. В исследовании 2022 года учёные персонализировали поддержку голеностопного экзоскелета с помощью измерений, полученных носимыми устройствами, и продемонстрировали снижение энергозатрат на ходьбу в испытанных условиях.[16] Это инженерное достижение с потенциальной практической ценностью. Оно не показывает, что ношение устройства приводит к длительному повышению физической формы пользователя без посторонней помощи.
| Цель | Что оценивать | Полезное различие |
|---|---|---|
| Ходите с меньшими усилиями | Энергозатраты или субъективная оценка усилий, комфорт и фактическое расстояние в сопоставимых условиях. | Снижение энергозатрат во время использования отличается от развития выносливости без посторонней помощи. |
| Восстановите способность заниматься спортом | Соответствующие силовые показатели, движения, переносимость нагрузки и функции, специфичные для вида спорта, в рамках реабилитационного плана. | Показатель диапазона движений, выдаваемый тренажёром, является лишь одним из компонентов восстановления. |
| Участвуйте в большем количестве занятий | Фактически выполненные действия, удовольствие, утомляемость и необходимая поддержка. | Более активное участие может иметь значение, даже если способность выполнять действия без посторонней помощи не изменилась. |
| Сохраняйте самостоятельность с возрастом | Значимые повседневные задачи, удобство использования, оценка риска падений и другие потребности в поддержке. | Сам по себе возраст не подтверждает пригодность и не доказывает, что устройство предотвращает падения. |
Спортивная реабилитация требует соответствующего постепенного прогрессирования
Роботизированное устройство может обеспечивать выполнение контролируемого задания или повторяемое измерение после травмы. Его дополнительную ценность следует оценивать в рамках реабилитационной программы. Например, рекомендации Aspetar по реабилитации после реконструкции передней крестообразной связки охватывают упражнения и постепенный переход к функциональным и спортивным нагрузкам.[17]
Этот процесс включает не только симметричные движения на тренажёре. Восстановление тканей, сила, переносимость нагрузки, координация и требования конкретного вида спорта по-прежнему важны. Устройство не должно автоматически ускорять дату возвращения к занятиям или заменять надлежащую оценку.
У пожилых людей разные цели и возможности
Некоторым людям может быть полезна помощь при ходьбе или вставании; другим нужны более удобный доступ, подходящая обувь, трость или другое средство для ходьбы либо иной формат физических упражнений. Рекомендации ВОЗ по физической активности поддерживают адаптированные аэробные, силовые упражнения и упражнения на равновесие в пожилом возрасте.[18]
Носимого ассистивного устройства следует рассматривать с учётом потребностей и возможностей конкретного человека. Заявления о снижении числа падений, более длительном самостоятельном проживании или профилактике немощности требуют прямых доказательств. Комфортное участие и сохранение энергии для значимых занятий сами по себе являются важными результатами.
Выбор, подгонка и безопасное использование
Пригодность зависит от модели, предполагаемого использования и конкретного человека. Устройство, применяемое с поддерживающей системой и клинической командой, может выполнять совершенно иную роль, чем носимое устройство, предназначенное для использования дома или на рабочем месте.
Рекомендации по человеческому фактору акцентируют внимание на предполагаемых пользователях, задачах и условиях эксплуатации.[19] Для силовых экзоскелетов нормативный контроль также охватывает такие вопросы, как испытания, обучение, подходящие пользователи и предупреждения.[20] Эти принципы помогают сформулировать приведённые ниже вопросы; они не являются универсальным перечнем критериев допуска.
| Область | Вопросы, требующие решения | Почему это важно |
|---|---|---|
| Физический подбор | Соответствуют ли размеры, выравнивание суставов, крепления и одежда всем предполагаемым движениям? | Статичный подбор может измениться при вытягивании, сидении или повороте. |
| Потребности в отношении здоровья и функциональности | Соответствуют ли этому человеку нагрузка на опору, необходимые движения и ожидаемые усилия? | Возможность поместиться внутри устройства не подтверждает готовность к его использованию. |
| Кожа и чувствительность | Можно ли проверять области контакта, выявлять давление или трение и устранять их последствия? | Одних сообщений об удобстве может быть недостаточно, если чувствительность снижена. |
| Поддержка и управление | Кто помогает с пересаживанием, поддержанием равновесия, настройкой и остановкой? Может ли пользователь управлять элементами управления? | Требования к поддержке являются частью фактической деятельности. |
| Окружающая обстановка | Совместимы ли с использованием поверхности, дверные проёмы, сиденья, доступ и любое другое оборудование? | Демонстрация в клинике может не отражать предполагаемые условия использования. |
| Неисправности и техническое обслуживание | Что произойдёт при неисправности, отключении питания или неожиданном сопротивлении? Кто выполняет техническое обслуживание? | До возникновения проблемы необходимо понять, как остановить устройство и восстановить его работу или безопасное состояние. |
Клинические риски требуют индивидуальной оценки
У людей с травмой спинного мозга следует учитывать такие проблемы, как хрупкость костей, повреждение кожи, ограничение движений, спастичность и трудности с переносимостью вертикального положения. Некоторые люди также подвержены автономной дисрефлексии. Клиническая команда должна оценить эти факторы и спланировать мониторинг с учётом конкретного человека и устройства.[11]
Не следует предполагать, что большая нагрузка на опору автоматически допустима, или считать отсутствие боли доказательством безопасной нагрузки. Новая боль, повреждение кожи, выраженное головокружение или неожиданное поведение устройства должны стать поводом остановиться и пройти оценку в рамках согласованного плана поддержки.
Освойте практические навыки
Обучение включает надевание и снятие устройства, его запуск и остановку, изменение положения и реагирование на проблемы. Во время обучения используйте необходимый надзор и подходящие условия. Не импровизируйте с креплениями и не обходите ограничения, чтобы приспособить устройство для другой задачи.
Проверяйте изменения в подборе, состоянии здоровья, окружающей обстановке или программном обеспечении, прежде чем полагаться на прежние оценки. Цель состоит в том, чтобы использование было понятным и надёжным, а поддержки хватало для реагирования на изменения обстоятельств.
Стоимость, этика, регулирование и персональные данные
Оцените полную стоимость полезного доступа
Соответствующие обязательства могут включать оценку, подбор, обучение, время сотрудников или сопровождающего, транспортировку, техническое обслуживание, расходные материалы и ремонт. Устройство, доступное для покупки, всё же может оказаться непрактичным, если такие услуги отсутствуют.
ВОЗ рассматривает доступ к ассистивным технологиям как вопрос, связанный с продуктами и окружающими их системами.[2] Для дома или клиники разумно сравнить всю систему с альтернативами, которые могут достичь той же цели. В зависимости от обстоятельств совместный доступ или испытание под наблюдением могут быть полезнее владения устройством.
Финансирование и возмещение расходов зависят от страны, поставщика, устройства и показаний. Получите актуальную письменную информацию по конкретному предложению, включая сведения о том, что произойдёт при неисправности компонента или изменении потребностей человека.
Соответствие нормативным требованиям отвечает на конкретный вопрос
В ЕС медицинские изделия подпадают под действие соответствующей нормативной базы Регламента о медицинских изделиях с требованиями, связанными с их предполагаемым назначением. Маркировка CE указывает на соответствие применимым требованиям; она не подтверждает, что устройство является лучшим вариантом для каждого пользователя или превосходит другой реабилитационный подход.[21]
Запросите сведения о предполагаемом использовании, инструкции и доказательства, относящиеся к предлагаемому применению. Исследовательский прототип, устройство для поддержки в работе и система медицинской реабилитации не должны считаться взаимозаменяемыми.
Собирайте информацию для чёткой цели
Журналы движений, записи о результатах и связанные с ними медицинские сведения могут быть персональными данными. Если применяется GDPR, обработка требует надлежащего правового основания, ограничения целей, минимизации данных и соответствующих мер защиты. Медицинские данные и некоторые идентификационные биометрические данные требуют дополнительной защиты.[22]
Объясните, кто видит записи и влияют ли они на лечение, трудоустройство или доступ к услуге. Человек должен иметь возможность спросить, как был сделан вывод, и исправить неточный контекст. Показатель движений не должен превращаться в необъяснимую оценку стараний или приверженности.
В рекомендациях EDPB подчёркивается, что дисбаланс сил может подрывать добровольность согласия, особенно на рабочем месте.[23] Участие в испытании устройства и разрешение на вторичное использование данных следует рассматривать отдельно. Полезная технология должна расширять возможности человека и уважать его решение выбрать другой подход.
Структура оценки устройства из пяти шагов
Это оригинальная практическая структура для обсуждения устройства с реабилитационной командой, специалистом по трудотерапии или поставщиком услуг. Она помогает превратить широкое обещание в конкретное испытание; это не протокол лечения.
-
Выберите значимую деятельность.
Опишите цель повседневными словами: потренироваться стоять, разместить предмет, перемещаться между двумя местами или выполнить конкретную рабочую задачу с меньшей нагрузкой. Уточните, идёт ли речь о помощи во время использования, способности, развиваемой с помощью тренировок, или возможности участвовать, созданной благодаря новому решению.
-
Сравните подходящие варианты.
Обсудите устройство наряду с соответствующей терапией, ортезами, средствами передвижения, изменениями задачи или адаптацией окружающей среды. Проверьте предполагаемое использование, доказательную базу, требования к поддержке и вероятную общую стоимость. Определите исходные показатели человека в чётко описанных условиях.
-
Испытайте всю систему в комплекте.
Используйте подходящую оценку, настройку и наблюдение. Включите подготовку, перемещения, управление, переходы между задачами, отдых и завершение занятия. Определите, какая помощь требуется и может ли она действительно предоставляться в предполагаемых условиях.
-
Измерьте выбранную пользу и возможную нагрузку.
Зафиксируйте результат, настройки устройства, выполненную практику, комфорт, утомляемость и необходимое время. При отслеживании изменений используйте сопоставимые условия. Если целью является сохранение улучшения, организуйте подходящую оценку за пределами выполнения задачи с помощью устройства; если целью является постоянная помощь, оцените реальное использование с этой помощью.
-
Пересмотрите план и организуйте дальнейшую поддержку.
Определите, оправдывают ли пользу для этого человека затраченные усилия и расходы. Продолжайте, адаптируйте подход или выберите другой вариант. Договоритесь о техническом обслуживании, последующем наблюдении, помощи при возникновении проблем и запасном плане. Пересмотрите решение, если изменятся потребности, оборудование или обстоятельства.
Пример: как облегчить выполнение бытовой задачи
Представьте человека с ограниченной функцией кисти, который хочет удерживать лёгкий предмет неподвижно, используя другую руку. Сначала терапевт и человек вместе изучают задачу, положение тела и доступные средства помощи. Они оценивают, обеспечит ли роботизированная перчатка полезную поддержку.
Контролируемое испытание включает надевание перчатки, управление её элементами, захват и отпускание предмета, а также проверку зон контакта. Команда фиксирует, может ли человек выполнить задачу, сколько помощи это требует и не делает ли настройка выполнение действия непрактичным.
Успешным результатом может быть более комфортное выполнение действия с перчаткой. Если реабилитация также является целью, улучшение без её помощи оценивается отдельно. В любом случае опыт человека помогает определить, стоит ли включать инструмент в его повседневную жизнь.
Выбранная активность · устройство и настройки · необходимая помощь · результат · комфорт и утомляемость · время подготовки · предпочтения человека · следующее решение.
Куда могут развиваться робототехника и экзоскелеты
Усовершенствованные устройства могут появиться благодаря улучшениям в посадке, передаче усилия, управлении, энергопотреблении и сервисе. Прогресс в одном компоненте всё же требует оценки всей системы в целом. Например, более лёгкий привод ценен только в том случае, если получившееся устройство остаётся полезным, долговечным и удобным в обращении.
Мягкие системы могут решать конкретные проблемы с движением
В исследовании 2024 года, служившем подтверждением концепции, использовалась мягкая роботизированная одежда для поддержки движений тазобедренного сустава у одного человека с болезнью Паркинсона и предотвращения застывания походки в нескольких проверенных условиях.[24] Это значимый пример решения конкретной проблемы. Результат одного участника не подтверждает эффективность для более широкой группы населения.
Интерфейсы мозг - машина расширяют возможности управления
В демонстрации 2019 года участник с тетраплегией использовал имплантированный интерфейс мозг - машина для управления экзоскелетом, включая ходьбу с подвешиванием для поддержки.[25] Эта работа показала возможность управления. Она не продемонстрировала самостоятельную ходьбу по городу.
Нейроинтерфейсы ставят собственные вопросы, касающиеся сигналов, обучения, надёжности, клинической пригодности и долгосрочной поддержки. Их следует оценивать как часть всего вмешательства, с чёткими показателями результатов и участием испытуемых.
Адаптивное управление должно оставаться понятным
Методы ИИ могут помочь оценивать движения или персонализировать поддержку. Рамочная структура NIST по управлению рисками ИИ подчёркивает валидность, надёжность и контекст использования.[26] Для носимого робота практические вопросы включают то, как контроллер ведёт себя вне знакомых условий, сохраняют ли ограничения эффективность и как пересматриваются изменения.
Более сложный алгоритм полезен, если он обеспечивает лучшее взаимодействие. Полезные исследования должны оценивать релевантную активность, комфорт, нежелательные эффекты, время, потребность в поддержке и продолжение использования наряду с техническими показателями.
Проектируйте вместе с людьми, которым предстоит с этим жить
Пользователи могут выявить приоритеты, которые лабораторная задача не учитывает: тихую работу, удобную одежду, надёжное снятие устройства, более лёгкую транспортировку, доступность ремонта или меньшую зависимость от другого человека. Это ключевые требования к дизайну, если цель - повседневное участие.
В будущем должно быть больше практичных вариантов. Одни из них будут сложными носимыми роботами, другие - более простыми устройствами, улучшенными услугами или более доступной средой. Каждый вариант заслуживает внимания, если помогает человеку делать то, что для него важно.
Частые вопросы
Означает ли ходьба в экзоскелете, что человек восстановил способность ходить?
Это демонстрирует ходьбу с использованием данного устройства и применяемой поддержки. Восстановление собственных возможностей человека оценивается отдельно, в соответствующих условиях. Ходьба с поддержкой всё равно может быть ценной, если она помогает достичь выбранной цели.
Все экзоскелеты оснащены приводом?
Нет. Пассивные устройства используют конструкции, пружины или эластичные механизмы для поддержки или перераспределения нагрузки. Системы с приводом обеспечивают механическое воздействие с помощью актуаторов. Полная задача определяет, какой из подходов может быть полезен.
Мягкий экзокостюм автоматически удобнее?
Мягкая конструкция может уменьшить количество жёстких элементов, но устройство всё равно передаёт усилия через контакт с телом. Комфорт зависит от посадки, давления, движений, нагрева, органов управления и активности. Его необходимо оценивать во время использования.
Всегда ли реабилитационные роботы превосходят обычную терапию?
Нет. Результаты зависят от состояния, программы, сравнения и оцениваемого исхода. Обсуждаемые здесь доказательства различаются для ходьбы и функции рук. Спросите, что предлагаемая система показала у людей с похожей целью.
Может ли экзоскелет заменить инвалидную коляску?
Он может служить некоторым целям мобильности или физической активности для подходящего человека. Для других занятий инвалидная коляска может оставаться более практичным средством. Учитывайте весь маршрут, требуемые усилия, окружающую среду и необходимую помощь.
Предотвратит ли рабочий экзоскелет травму спины или плеча?
Кратковременное снижение усилия или мышечной активности не доказывает предотвращение травм. Оцените всю работу, любые новые трудности и долгосрочные результаты. Изменения, снижающие опасности в рабочей системе, остаются важными.
Означает ли более низкий сигнал ЭМГ, что выполнение задачи безопаснее?
Оно описывает электрическое измерение в определённых условиях. Оно не измеряет напрямую нагрузку на внутренние ткани или вероятность будущей травмы. Интерпретируйте его с учётом задачи, метода измерения и других значимых результатов.
Можно ли использовать реабилитационное устройство дома?
Только если конкретное устройство, предполагаемое применение, оценка, обучение и организация поддержки это позволяют. Для использования дома нужны подходящие условия, помощь при необходимости и план действий при технических или медицинских проблемах.
Не ослабит ли роботизированная помощь мышцы?
Эффект зависит от того, как устройство изменяет активность и нагрузку с течением времени. Поддержка может обеспечить большее участие, одновременно снижая нагрузку во время определённого движения. Отслеживайте соответствующую силу и функциональные показатели, если они входят в цель.
Что следует спросить перед тем, как остановить свой выбор на устройстве?
Спросите, какую значимую активность он должен улучшать, какие доказательства подтверждают такое применение, какая помощь и подготовка требуются и что входит в полную стоимость. Подходящее испытание должно демонстрировать работу всей системы, включая настройку и устранение возникающих проблем.
Источники и дополнительная литература
Источники проверены 6 сентября 2026 года. В этом образовательном руководстве объединены отдельные оригинальные исследования, обзоры исследований, клинические рекомендации и официальные технические источники или источники, посвящённые политике. Эти источники отвечают на разные вопросы: исследование осуществимости изучает возможность, клиническое испытание оценивает вмешательство, а нормативные или производственные рекомендации касаются требований и внедрения.
Исследования являются примерами, а не рейтингом устройств или исчерпывающим обзором каждого устройства. Результаты относятся к изучавшимся группам населения, задачам и условиям поддержки. Практическая схема и повседневные примеры являются оригинальными иллюстрациями.
Индивидуальная клиническая пригодность, использование в профессиональной деятельности и финансирование требуют оценки в соответствующих условиях. Инструкции по применению устройств, услуги и доказательная база могут меняться. Ссылки на источники позволяют проверить обоснованность и ограничения утверждений статьи.
- Всемирная организация здравоохранения. Реабилитация. Информационный бюллетень; 22 апреля 2024 г..Реабилитация поддерживает функциональные возможности и участие в жизни общества и адаптируется к целям, предпочтениям и обстоятельствам человека. Вернуться к тексту ↑
- Всемирная организация здравоохранения. Вспомогательные технологии. Информационный бюллетень, 2 января 2024 г..Указывает на препятствия для доступа и важность услуг, сопровождающих использование вспомогательных средств. Вернуться к тексту ↑
- Всемирная организация здравоохранения. Стандарты ВОЗ для протезирования и ортезирования. Стандарты и рекомендации по внедрению. 2017.Рассматривает изделия, специалистов и предоставление услуг. Выбор оборудования должен осуществляться в рамках оценки, подгонки, обучения и последующего ухода. Вернуться к тексту ↑
- Marchal-Crespo L, Reinkensmeyer DJ. Обзор стратегий управления роботизированной двигательной тренировкой после неврологического повреждения. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2009;6:20. doi:10.1186/1743-0003-6-20.Разъясняет стратегии помощи и создания двигательной нагрузки. Сама по себе стратегия управления не подтверждает клиническую эффективность. Вернуться к тексту ↑
- Национальный институт охраны труда и здоровья. Экзоскелеты и равенство в сфере охраны здоровья работников. Научный бюллетень NIOSH. 2020.Разъясняет, как соответствие изделия и представленность различных групп могут влиять на доступность и физические последствия использования экзоскелетов. Вернуться к тексту ↑
- Vigotsky AD, Halperin I, Lehman GJ, Trajano GS, Vieira TM. Интерпретация амплитуд сигналов в исследованиях поверхностной электромиографии в спортивной и реабилитационной науке. Frontiers in Physiology. 2018;8:985. doi:10.3389/fphys.2017.00985.Разъясняет ограничения интерпретации амплитуды поверхностной ЭМГ как показателя силы, адаптации или физиологического механизма. Вернуться к тексту ↑
- Mehrholz J, Kugler J, Pohl M, Elsner B. Электромеханическая тренировка ходьбы после инсульта. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2025;(5):CD006185. doi:10.1002/14651858.CD006185.pub6.101 исследование; поиск проводился по декабрь 2023 года. Результаты и данные последующего наблюдения различаются. Вернуться к тексту ↑
- Awad LN, Kudzia P, Revi DA, Ellis TD, Walsh CJ. Более быстрая и дальняя ходьба с мягким роботизированным экзокостюмом: значение для помощи при ходьбе и реабилитации после инсульта. IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology. 2020;1:108–115. doi:10.1109/OJEMB.2020.2984429.Небольшое исследование непосредственных результатов ходьбы с помощью устройства у шести людей с хроническим инсультом; не является доказательством стойкого восстановления. Вернуться к тексту ↑
- Rodgers H и др. Роботизированная тренировка верхней конечности после инсульта (RATULS): многоцентровое рандомизированное контролируемое исследование. The Lancet. 2019;394:51–62. doi:10.1016/S0140-6736(19)31055-4.770 участников; по первичному функциональному исходу эта роботизированная программа не превзошла программы сравнения. Вернуться к тексту ↑
- Lim DYL, Lai HS, Yeow RCH. Двунаправленная мягкая роботизированная перчатка на основе ткани для помощи при выполнении функций кисти у пациентов с хроническим инсультом. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2023;20:120. doi:10.1186/s12984-023-01250-4.Ранние данные серии случаев о помощи при выполнении задач рукой и удобстве использования; не подтверждают стойкое восстановление без посторонней помощи. Вернуться к тексту ↑
- Центр перевода знаний о модельных системах. Роботизированные экзоскелеты для ходьбы по ровной поверхности у людей с травмой спинного мозга. Информационный бюллетень о травме спинного мозга; дата обращения: 6 сентября 2026 г..Рекомендации по оценке, тренировкам, рискам и практическим ограничениям. Условия пригодности и использования зависят от конкретного устройства. Вернуться к тексту ↑
- Spungen AM и др. Ходьба с помощью экзоскелета у ветеранов с параличом: рандомизированное клиническое исследование. JAMA Network Open. 2024;7(9):e2431501. doi:10.1001/jamanetworkopen.2024.31501.161 рандомизированный участник; четыре месяца доступа дома и в общественных местах. Использование устройства и отдельные показатели здоровья следует интерпретировать совместно. Вернуться к тексту ↑
- Национальный институт охраны труда и здоровья. Экзоскелеты: потенциал предотвращения связанных с работой нарушений и травм опорно-двигательного аппарата на строительных площадках. Научный бюллетень NIOSH. 2022.Рассматривает потенциальные преимущества, вопросы внедрения и риски. Одних краткосрочных показателей рабочей нагрузки недостаточно для подтверждения долгосрочной профилактики травм. Вернуться к тексту ↑
- Европейское агентство по безопасности и гигиене труда. Влияние использования экзоскелетов на безопасность и гигиену труда. Дискуссионный документ. 27 августа 2019 года.Рассматривает преимущества, неопределённости и профилактику на рабочем месте. Это не сертификация конкретного устройства. Вернуться к тексту ↑
- Национальный институт охраны труда и здоровья. Иерархия мер контроля. Официальные рекомендации по охране труда. 2024.Приоритет отдаётся мерам, устраняющим или снижающим опасности посредством организации рабочего процесса. Для конкретных вмешательств требуется оценка с учётом выполняемой задачи. Вернуться к тексту ↑
- Slade P, Kochenderfer MJ, Delp SL, Collins SH. Персонализация помощи экзоскелета при ходьбе в реальных условиях. Nature. 2022;610:277–282. doi:10.1038/s41586-022-05191-1.Демонстрирует персонализированную помощь голеностопному суставу и снижение энергозатрат при ходьбе в исследованных условиях; это не исследование хрупкости или профилактики падений. Вернуться к тексту ↑
- Kotsifaki R и др. Клинические рекомендации Aspetar по реабилитации после реконструкции передней крестообразной связки. British Journal of Sports Medicine. 2023;57:500–514. doi:10.1136/bjsports-2022-106158.Рекомендации по клинической реабилитации и её этапам. В них не установлена дополнительная польза роботизированного оборудования. Вернуться к тексту ↑
- Всемирная организация здравоохранения. Рекомендации ВОЗ по физической активности и малоподвижному образу жизни. Рекомендации 2020 года; актуальные рекомендации проверены в сентябре 2026 года.Общие рекомендации по физической активности, включая подходящие упражнения на укрепление мышц и равновесие для пожилых людей; это не оценка экзоскелетов. Вернуться к тексту ↑
- Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Применение человеческого фактора и инженерии удобства использования к медицинским изделиям. Руководство выпущено в феврале 2016 года.Руководство по медицинским изделиям, посвящённое предполагаемым пользователям, применению и условиям использования. Используется здесь для объяснения принципа проектирования, а не для классификации каждого фитнес-продукта как медицинского изделия. Вернуться к тексту ↑
- Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США; Электронный свод федеральных нормативных актов. Экзоскелет нижних конечностей с электроприводом: 21 CFR § 890.3480. Действующая редакция нормативного текста; проверено 6 сентября 2026 года.Специальные требования США иллюстрируют требования к испытаниям, обучению и маркировке, специфичные для конкретного устройства; они не являются глобальным правилом допуска. Вернуться к тексту ↑
- Европейский парламент и Совет Европейского союза. Регламент о медицинских изделиях — Регламент (ЕС) 2017/745. Консолидированный текст от 19 июля 2026 года.Отдельные положения о предполагаемом назначении, безопасности, эксплуатационных характеристиках и соответствии. Соответствие нормативным требованиям отличается от доказательств сравнительной клинической пользы. Вернуться к тексту ↑
- Европейский парламент и Совет Европейского союза. Общий регламент по защите данных — Регламент (ЕС) 2016/679. 27 апреля 2016 года; проверены отдельные положения.Статьи 4–9 и связанные с ними положения используются при обсуждении персональных данных, принципов обработки, правовых оснований и специальных категорий. Оценка с учётом специфики набора данных по-прежнему необходима. Вернуться к тексту ↑
- Европейский совет по защите данных. Рекомендации 05/2020 о согласии в соответствии с Регламентом 2016/679. Приняты 4 мая 2020 года; версия 1.1.Официальное толкование GDPR, включая дисбаланс сил в трудовых отношениях и подлинность выбора. Согласие на обработку данных и согласие на вмешательство — разные понятия. Вернуться к тексту ↑
- Kim J и др. Мягкая роботизированная одежда для предотвращения застывания походки при болезни Паркинсона. Nature Medicine. 2024;30:177–185. doi:10.1038/s41591-023-02731-8.Демонстрация концепции с участием одного человека в нескольких условиях. Для оценки эффективности в более широком масштабе необходимы дальнейшие исследования. Вернуться к тексту ↑
- Benabid AL и др. Экзоскелет, управляемый беспроводным интерфейсом «мозг-машина» с эпидуральной имплантацией, у пациента с тетраплегией: демонстрация концепции. The Lancet Neurology. 2019;18:1112–1122. doi:10.1016/S1474-4422(19)30321-7.Демонстрация концепции с участием одного человека, включая ходьбу в подвешенном экзоскелете; это не самостоятельная мобильность в обществе. Вернуться к тексту ↑
- Национальный институт стандартов и технологий. Основы управления рисками, связанными с искусственным интеллектом (AI RMF 1.0). NIST AI 100-1. 2023.Добровольные межотраслевые основы, охватывающие надёжный ИИ и контекст его использования. Это не свидетельствует об эффективности какого-либо конкретного алгоритма для фитнеса. Вернуться к тексту ↑
Лучшая поддержка расширяет возможности человека выбирать, что он может делать.
Полезный робот может помочь человеку отработать сложное движение, выполнить важное для него действие или сохранить энергию на остаток дня. Его успех имеет значение в жизни этого человека наряду с его предпочтениями, отношениями, работой и возможностями.
Начните со значимой цели, тщательно выберите поддержку и честно оцените результат. Так инженерные решения могут стать чем-то более долговечным: надёжным вкладом в способности, участие и свободу.