Результаты, опубликованные в Архиве физической медицины и реабилитации, показывают, что незаметная вибростимуляция, примененная к подошвам стоп, улучшала баланс за счет уменьшения постурального колебания и вариабельности походки у пожилых участников исследования. Вибростимуляция обеспечивается стелькой из пенополиуретана со встроенными пьезоэлектрическими приводами, которые создают механическую стимуляцию. Исследование было проведено исследователями из Института исследований старения (IFAR) Hebrew SeniorLife, медицинского центра Beth Israel Deaconess, Института биологической инженерии Wyss при Гарвардском университете и Гарвардской медицинской школы в Бостоне, штат Массачусетс; и Merck Sharpe and Dohme (MSD) Consumer Care, Inc., Мемфиса, Теннесси.
Эти результаты важны, потому что плохое равновесие и нерегулярная походка напрямую связаны с риском падения. Падения – основная причина смерти от травм среди пожилых людей. Риск увеличивается с возрастом, и даже страх падения может снизить качество жизни.
"Хотя потеря чувствительности стоп является распространенной проблемой среди пожилых людей, которая может нарушить равновесие и походку и привести к падению, в настоящее время нет доступных вмешательств, которые могли бы обратить вспять сенсорные нарушения и предотвратить эти опасные последствия," сказал ведущий автор исследования Льюис Липсиц, M.D., Директор Института исследований старения. "Мы были очень взволнованы, обнаружив, что небольшое количество вибрационного шума, приложенного к подошвам ног, может сделать именно это."
Это исследование следует за более ранними исследованиями, в которых рассматривалось, как можно применить физический принцип стохастического резонанса для смягчения дефицита соматосенсорной системы человека, который развивается из-за болезни, травмы или возраста. Соматосенсорная система сообщает нам об объектах во внешней среде посредством прикосновения. Рецепторы распределены по всему телу, и разные типы рецепторов реагируют на множество различных раздражителей. Стохастический резонанс (SR) – это явление, при котором обнаруживаемость слабых сигналов в некоторых типах систем может быть улучшена путем тщательного добавления белого шума с низкой амплитудой. Это может показаться парадоксальным, потому что обычно считается, что шум снижает нашу способность обнаруживать сигнал. шум может улучшить обнаружение сигнала.
Более ранние исследования, проведенные членом основного факультета Института Висс Джеймсом Коллинзом, доктором философии.D., Профессор медицины и биомедицинской инженерии в Бостонском университете показал, что незаметный вибрационный шум, воздействующий на ступни, может улучшить баланс у здоровых молодых и пожилых людей, а также пациентов с диабетической невропатией и инсультом. Исследователи IFAR показали, что этот подход может значительно снизить вариабельность шага, стойки и времени поворота, проявляемую при ходьбе у пожилых людей с историей падений. Однако устройства, которые обеспечивали стимуляцию в более ранних исследованиях IFAR, требовали больших источников энергии, что ограничивало их практическое и портативное применение..
После экспериментов с этими ограничивающими ранними устройствами исследователи Института Висс полностью переработали устройство, чтобы использовать пьезоэлектрические приводы для повышения портативности и энергоэффективности. Пьезоэлектрические приводы преобразуют электрическую энергию в механические сигналы, такие как давление или какое-либо движение. Эти приводы, вставленные в типичную стельку с использованием стандартного производственного процесса, приводятся в действие небольшим кожухом на язычке обуви, который содержит крошечную схему и перезаряжаемую батарею.
В исследовании вибрирующей стельки приняли участие 12 здоровых пожилых добровольцев в возрасте от 65 до 90 лет. Два пьезоэлектрических привода для создания вибростимуляции были размещены в области медиальной дуги общедоступных стелек. Затем участники прошли ряд тестов, в ходе которых измерялось их равновесие и оценивалась походка. Им также дали "Встань и иди" тест, который измерял, сколько времени потребовалось участникам, чтобы встать из положения сидя, пройти три метра, развернуться, вернуться и снова сесть.
Результаты этого исследования продемонстрировали, что вибрационные стельки значительно улучшили производительность при измерении времени "Встань и иди" тест, уменьшил диапазон постуральных колебаний и уменьшил вариативность ходьбы. Кроме того, эффект стелек сохранялся в течение дня.