NOVAFES

NOVAFES - Rezultate etapa I

Obiectivele fazei de executie.

1.       Revizuirea stadiului actual şi efectuarea unei analize a caracteristicilor textilelor functionale ce ar putea fi realizate in    

          cadrul proiectului NOVAFES. Precizarea elementelor de optimizare a textilelor funcţionale.

2.       Evaluarea critică şi comparativă a cerintelor de recuperare neuromotorie la patologiile care ar face apel la sistemul 

           NOVAFES. Precizarea contextului şi a caracteristicilor tehnice şi clinice de implementare a FES.

3.       Diseminarea rezultatelor (participare la simpozioane, saloane ale cercetării, realizare website proiect) ;

1. Introducere

Stimularea electrică funcţională (FES) este o metodă care include abordări variate ale unor deficite diverse, dar în ansamblu se bazează pe substituirea comenzilor generate în mod normal de sistemul nervos de catre un impuls electric. Utilizarea in arii diferite ale organismului (si sistemului nervos in particular) a impus dezvoltarea unor tehnici adaptate, pornind de la stimulatorul propriuzis şi terminand cu modul de transmitere a stimulului catre efector.

Electrozii de suprafata clasici sunt atraumatici, dar sunt situati la o distanta relativ mai mare (comparativ cu cei implantati) fata de structura tinta, ceea ce face ca stimulul sa fie transmis difuz si imprecis, necesitand curenti de amplitudine mai mare si avand posibilitati mai reduse de a genera miscari precise.

Cerinţele care se cer a fi îndeplinite de către acest tip de electrozi, pentru a permite o utilizare de durată în sisteme de control FES, pot fi sintetizate astfel:

·         impedanţă scăzută;

·         să asigure o densitate uniformă a curentului electric pe suprafaţa sa;

·         să fie uşor de aplicat /(desprins) pe/ (de pe) piele;

·         flexibilitate pentru a menţine un bun contact cu pielea chiar pe porţiunile cu curburi;

·         aplicarea pe piele să nu conducă la o iritare a acesteia în decursul unei utilizări de durată.

Folosirea unor electrozi de suprafata integrati in tesatura hainelor poate aduce avantaje suplimentare, legate in primul rand de uşurinta pozitionarii si de posibilitatea indelungata de reutilizare (anduranta crescuta).

2. Particularitati si dificultati legate de procedurile practice legate de folosirea FES in diverse patologii (selectie)

2.1 Accident vascular cerebral

Folosirea unui sistem de electrozi integrat in imbracaminte ar putea facilita montarea autonoma a neuroprotezei (cu conditia folosirii contactului uscat, fara gel electroconductor). Desi afectarea functiei motorii a membrului superior afecteaza abilitatea de imbracare a pacientului, totusi aceasta este mult mai usor de realizat in comparatie cu pozitionarea separata a unor electrozi (care necesita activitati de precizie). Procesul de imbracare a unui pantalon mulat este mai dificil decat la normal (nu poate exercita o tractiune simetrica, ci alternativ o parte si apoi cealalta, nu poate pozitiona la fel de usor membrul inferior afectat in piesa de imbracaminte, nu poate efectua ortostatiune monopodala), dar este de cele mai multe ori posibil. Asigurarea unei pozitionari corecte este mai simpla - pacientul ar trebui sa urmareasca pozitia unor repere care sa precizeze clar momentul cand ajunge la pozitia corecta in sens craniocaudal (repere la nivelul genunchiului, soldului) dar si o pozitie corecta in sens antero-posterior/al rotatiei (dunga longitudinala mediana), si sa ajusteze pozitia pantalonului pentru a respecta indicatiile.

2.2 Scleroza multipla

Asocierea tulburarilor de coordonare si de vedere ar putea incomoda pacientul atunci cand trebuie sa efectueze activitati care necesita precizie – de aceea folosirea unui sistem integrat in imbracaminte ar putea diminua inconvenientele – nu mai este necesara conectarea individuala a electrozilor, gestionarea firelor la nivelul imbracamintii, pozitionarea si repozitionarea individuala a electrozilor. Simplificarea operatiilor de montare a electrozilor ar putea face mai facila folosirea bilaterala a neuroprotezei in situatia existentei paraparezei, cu un potential suplimentar de ameliorare a ambulatiei si independentei.

3. Realizarea electrozilor incorporaţi, prin tricotare

Pentru  realizarea electrozilor incorporaţi tricotaţi s-a folosit tehnologia de tricotare cu buclare finală pe maşini circulare de tricotat cu diametru mic, cu o singură fontură.

Exemplu: Electrod tricotat incorporat in tricot tubular, din bătătură - V1T

-          Tricotarea s-a realizat  pe direcţie transversala

-          Structura tricotului de bază si a electrodului incorporat este: glat  cu ochiuri normale

-          Firul electroconductiv folosit: Shieldex

-          Diametrul senzorului realizat prin tricotare este de cca 5 cm, in stare relaxat

Testele comparative (electrozi tricotaţi sau realizaţi prin coasere versus electrozi cu gel, de exemplu de tip Pals Plus), producerea altor variante şi testarea clinică sînt prevăzute în etapa următoare. Totuşi, un prim test a fost realizat pe structura V2T (figura 1). A fost utilizat un neurostimulator Microstim2v2 (PW=300µs, 40 Hz) pentru care curentul a fost reglat la aproximativ 30mA, iar sub suprafeţele cu electrozi s-a aplicat şi puţin gel (urmează a se găsi şi alte variante). Rezultatele sunt extrem de încurajatoare deoarece flexia dorsală obţinută este identică cu cea obţinută cu electrozii detaşabili actuali care nu sînt integraţi în piese de îmbrăcăminte.

Figura 1 - Flexie dorsală (stimulare SPE) obţinută prin aplicarea stimulului electric cu electrozi tricotaţi

Idea proiectului şi primele realizări au fost deja popularizate în cadrul unor manifestări ştiinţifice importante, obţinîndu-se şi premii (figura 2):

Ø  Florin Serea, Sergiu Hartopanu, Danut Irimia, Marian Poboroniuc, “Sisteme hibrid FES-EXOSKELETON”, Targul International de Inventii si Idei Practice INVEST-INVENT 2014, 12-15 Noiembrie, Iasi, Romania. Diploma de excelenta şi medalia targului (http://iota.ee.tuiasi.ro/~mpobor/doc/poze/INVENTIKA2014.jpg

Ø  Sergiu Hartopanu, Florin Serea,  Danut Irimia, Marian Poboroniuc, “Advanced devices based on FES, BCI and Exoskeletons to improve rehabilitation in hemiplegia”, 2014 Catalogue of the Workshop BringITOn,  pp.30-31, 14-15 noiembrie, Iasi, 2014, ISSN 2285-0929. Mentiune II.

                          

Figura 2  Diplome şi medalii obţinute de colectivul de cercetare ALGCON, IEEIA Iaşi