VR-тренажёр вернёт контроль над обездвиженными инсультом ногами

Учёные из Сколтеха разработали инновационный метод реабилитации пациентов собездвиженными после инсульта или травмы ногами. Вего основе— интерфейс "мозг— компьютер" с виртуальной реальностью и неинвазивная электрическая стимуляция спинного мозга. Решение помогает парализованным пациентам вернуть контроль над нижними конечностями, восстановив связь между намерением совершить движение и сокращением необходимых для этого мышц. Система способствует освоению движений, которые выглядят естественно. "Перенёсшие инсульт пациенты зачастую сталкиваются с необходимостью проходить программу реабилитации, чтобы заново связать намерение мозга пошевелить конечностью исоответствующую мышечную активность, иногда это актуально и при обездвиживании вследствие травмы. Созданный нашим коллективом тренажёр впервые совмещает следующие элементы: VR-шлем, который поддерживает иллюзию свободной конечности и демонстрирует пациенту виртуальную цель, ккоторой нужно совершить движение; нейроинтерфейс, который регистрирует намерение пациента; робот, который реализует движение ноги по естественной траектории; и, наконец, электростимуляция спинного мозга через кожу, которая, грубо говоря, усиливает поступающий от головного мозга сигнал", — рассказывает первый автор работы, стажёр-исследователь Сколтеха Иван Ниненко. Нейроинтерфейс в составе тренажёра— стандартное устройство, представляющее собой шапочку сэлектродами, которые регистрируют электрическую активность мозга. А вот программное обеспечение специально доработано исследователями и заточено именно на то, чтобы распознавать намерение совершить движение. Перемещающий конечность робот— промышленный манипулятор производства KUKA свысокоточными датчиками крутящего момента. Он перемещает ногу пациента в направлении цели ввиртуальной реальности, на которой тот сосредотачивается. Написанное командой программное обеспечение позволяет роботу воспроизводить естественные телодвижения, простраивая траекторию, характерную для конечностей здорового человека. Вочках виртуальной реальности видно несколько целей, в направлении одной из которых пациент совершает движение ногой. Он сосредотачивается на движении, и намерение считывается интерфейсом "мозг— компьютер" по нейронной активности, а робот выполняет движение, новвиртуальной реальности пользователь видит лишь движущуюся ногу, без манипулятора. Для мозга движение выглядит как будто он его вызвал и контролировал, и это помогает восстановить разорванную связь. Наконец, последний элемент системы— неинвазивная электростимуляция спинного мозга поверхностными электродами, прилепленными к спине в области позвоночника. Дело в том, что нейроны могут получать от мозга так называемый подпороговый сигнал, которого не хватает для активации. Авнешняя стимуляция позволяет преодолеть этот барьер и в конечном итоге сформировать надёжные нейронные связи, которые смогут функционировать без искусственной поддержки. "По данным Международной федерации робототехники, в2021 году продажи медицинских роботов выросли на 23% и в мире было продано 14823 медицинских робота, в основном хирургических иреабилитационных. Наша работа— важный шаг к тому, чтобы понять потребности пациентов вотношении ключевых функциональностей. В перспективе мы можем в сотрудничестве сбольницами разработать реабилитационные роботы для российского рынка с целью повышения качества жизни инвалидов в нашей стране",— добавляет соавтор исследования, доцент Сколтеха Дмитрий Тетерюков, который возглавляет в институте Лабораторию интеллектуальной космической робототехники и имеет опыт разработки реабилитационных роботов и VR-систем для обучения медперсонала в Японии. "Предстоит ещё много работы, прежде чем метод можно будет использовать в клинической практике. У нас в планах строгая проверка эффективности системы и добавление элементов геймификации— надеемся, пациенты их оценят и найдут полезными",— заключает Иван Ниненко. Ссылка на источник