В ручном нажиме: анатомичная экзокисть восстановит движения после инсульта

Как аппарат считывает активность головного мозга и повторяет естественную моторику конечностей

Российские разработчики создали новый комплекс для восстановления двигательной активности после инсульта и различных травм, а также реабилитации детей с ДЦП. Он регистрирует активность мозга, которая возникает, пока человек мысленно посылает команду своей больной руке, и с помощью экзокисти приводит конечность в движение. Причем делает это максимально естественно. Таким образом в мозге запускаются нейропластические процессы, которые позволяют восстановить нарушенные функции. По словам экспертов, распознавание активности мозга с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) вместе с механической поддержкой движений ускоряет реабилитацию, однако для результативной терапии важно учитывать особенности каждого конкретного пациента.

Естественные движения экзокисти

Специалисты РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава создали новый экзоскелетный комплекс «Экзокисть-М», предназначенный для реабилитации постинсультных и посттравматических больных, а также детей с церебральным параличом. В отличие от аналогов это устройство — мобильное. За счет чего его можно устанавливать на подкатной стойке, краю стола или кровати и использовать для работы с лежачими больными, у которых есть шанс на восстановление двигательной функции конечностей. Комплекс объединяет интерфейс «мозг — компьютер», который регистрирует сигналы электроэнцефалографии, и экзоскелеты кистей, управляемые с помощью этого интерфейса. Его принцип работы основан на подкреплении мысленного представления или попытки раскрыть или сжать кисть за счет работы экзоскелета и зрительной обратной связи.

Еще одна особенность разработки в том, что инженерам удалось добиться максимальной анатомичности движений кисти пациента под действием конструкции экзоскелета, что повышает эффективность реабилитации. Также разработчики предложили уникальный набор классификаторов для распознавания данных ЭЭГ, оригинальный блок подавления артефактов, расширенный набор игровых сцен для выполнения упражнений и возможность использовать различные устройства для регистрации активности мозга. Создание комплекса стало междисциплинарной задачей.

— Трудно выделить какую-либо часть: без накопленных фундаментальных знаний невозможно было бы сформулировать саму концепцию, понять, какие паттерны активности мозга являются целью классификации, создать интерфейс «мозг — компьютер» и предположить его полезность для реабилитации. Математическая и IТ-часть работы важны для создания классификатора этого интерфейса, надежной программной части комплекса, системы управления движением экзоскелета. Инженерная часть состоит в разработке самого экзоскелета. При этом медицинская часть критически важна: мало сделать физиологически обоснованные предположения о пользе процедуры — ее эффективность нужно доказать в ходе клинического исследования. Помимо этого, создание программы и экзоскелета невозможно без участия врачей, — заявил старший научный сотрудник отдела нейрокомпьютерных интерфейсов инжинирингового центра РНИМУ им. Н.И. Пирогова Павел Бобров.

Обратная связь позволяет пациенту активно участвовать в тренировке. Сочетание распознавания ЭЭГ активации областей моторной сети мозга и выполнения движения экзоскелетом запускает неопластические процессы, которые ускоряют восстановление или улучшение нарушенных движений. Фактически комплекс — это тренажер, на котором человек обучает свой мозг.

Зачем экзокисть считывает активность мозга?

В ходе реабилитации пациент с установленными ЭЭГ-электродами сидит в кресле перед экраном монитора. Ему дают визуальные подсказки о том, какую мысленную задачу следует выполнять — расслабиться или представить раскрытие или сжатие кисти. Для детей подсказки могут быть в игровой форме. После нескольких выполнений каждой задачи классификатор ЭЭГ обучается и затем распознает, какую именно задачу человек выполняет в данный момент. Если эта задача соответствует подсказке, человек получает обратную связь: экзоскелет начинает двигаться.

Мобильная версия комплекса отличается от стационарной наличием полностью беспроводной связи и улучшенными возможностями регулировки крепления кисти пациента. Теперь можно в пределах одного комплекса использовать руку любого размера: от детской до взрослой.

Представление движения активно применяется в реабилитации после инсульта. Это позволяет реализовать практически все принципы современной нейрореабилитации: активное участие самого пациента, высокую интенсивность, регулярность тренировок, биологическую обратную связь.

— Реабилитация с использованием таких технологий имеет свои преимущества, поскольку не требует инвазивных решений, а так же позволяет работать с пациентами любого возраста. Конечно, необходимо учитывать анамнез пациентов для подбора правильных решений в применении таких методов для реабилитации, — сказал руководитель департамента нейротехнологий компании «Моторика», участник рынка НТИ «Нейронет» Юрий Матвиенко.

Ручное поведение: в РФ создали браслет для управления бионическими протезами

Разработка найдет применение не только среди людей с ограниченными возможностями

Применение технологий с ЭЭГ-электродами позволяет отслеживать динамику и получать биологические маркеры изменений у пациента на уровне снятия сигналов с головного мозга для подбора тактики дальнейшей реабилитации, добавил эксперт.

— Принцип работы комплекса «Экзокисть-М», основанный на интерфейсе «мозг — компьютер» и механической поддержке движений, способствует активации нейропластических процессов и ускоряет восстановление утраченных двигательных функций. Подобные подходы соответствуют современным тенденциям в медицине, направленным на персонализированную и активную реабилитацию пациентов. Кроме того, возможность использования у детей с ДЦП расширяет сферу применения комплекса, — сказал директор НИИ нейронаук СамГМУ, эксперт рынка НТИ «Хелснет» Александр Захаров.

Описанная технология обладает большим потенциалом в борьбе с последствиями инсульта. Очень важно, чтоб подобные проекты успешно реализовывались, а технологии доходили до применения в клинических и реабилитационных подразделениях, не только в контуре РНИМУ имени Пирогова, но и вообще по всей стране, отметил заведующий лабораторией анализа показателей здоровья населения МФТИ Станислав Отставнов.

В целом экзоскелеты для реабилитации существуют и за рубежом, например разработки, использующие интерфейсы «мозг — компьютер», это NeuroExos, Hand of Hope. Ключевым преимуществом «Экзокисть-М» является интеграция ЭЭГ-управления с активной обратной связью, что делает процесс тренировки более естественным и эффективным. Возможность адаптации для детей и игровой формат тренировок также выделяют его среди аналогичных решений, считает специалист.

Источник: iz.ru

Комментарии: