В России разработан VR-тренажёр (тренажёр виртуальной реальности) для реабилитации пациентов с…

В России разработан VR-тренажёр (тренажёр виртуальной реальности) для реабилитации пациентов с обездвиженными после инсульта или травмы ногами.
Об этом в своей научно-популярной статье рассказала британская научная журналистка Deborah Johnson.

Ученые из Сколтеха разработали высокотехнологичный метод
реабилитации пациентов с обездвиженными после инсульта или травмы ногами. В его основе — интерфейс «мозг — компьютер» с виртуальной реальностью и неинвазивная электрическая стимуляция спинного мозга. Тренажёр помогает парализованным пациентам вернуть контроль над нижними конечностями, восстановив связь между намерением совершить движение и сокращением необходимых для этого мышц. Известно, что соавтор исследования доцент Дмитрий Тетерюков имеет опыт разработки реабилитационных роботов и VR-систем для обучения медперсонала в Японии.
Другой соавтор исследования, стажёр Иван Ниненко известен как начинающий neuroscientist, участвующий в организации просветительской школы NeuroCamp, в которой школьников учат нейротехнологиям и когнитивным наукам.

Данный высокотехнологичный продукт для реабилитации обездвиженных пациентов был представлен на IV Международной конференции «Нейротехнологии и нейроинтерфейсы»
https://ieeexplore.ieee.org/document/9912550

Читайте статью британской журналистки Деборы Джонсон:

Интерфейс мозг-компьютер-нога восстанавливает движение после инсульта
Новый метод объединяет виртуальную реальность, интерфейс мозг-компьютер и стимуляцию позвоночника.
Опубликовано13 января 2023 г. Дебора Джонсон

Разработан новый метод двигательной реабилитации после инсульта или травмы спинного мозга, объединяющий виртуальную реальность, интерфейс мозг-компьютер и неинвазивную электрическую стимуляцию позвоночника.

Новый метод позволяет обездвиженным пациентам восстановить контроль над своими нижними конечностями и заново научиться естественным движениям, восстановив связь между движением и намерением.

Система, созданная командой Сколтеха, добавляет новые достижения в области реабилитационной робототехники, использование которой продолжает расти, и, по прогнозам, данный рынок вырастет на 20% в течение следующего десятилетия.

«Пациенты, перенесшие инсульт, и, в некоторой степени, те, кто перенес травму спинного мозга, зачастую сталкиваются с необходимостью проходить реабилитацию, чтобы попытаться заново соединить намерение в мозге двигать пораженной конечностью и фактическое движение мышц», — сказал ведущий автор исследования, стажер-исследователь Сколтеха Иван Ниненко.

«Достижение нашей команды заключается в том, что мы разработали тренировочную систему, объединяющую все нижеперечисленное: гарнитуру виртуальной реальности, которая побуждает пациента инициировать движение ноги к виртуальной цели и создает иллюзию самостоятельного движения, нейронный интерфейс, который регистрирует намерение пациента двигаться, робот, который фактически двигает ногой естественным образом благодаря нашему собственному программному обеспечению, и чрескожная электростимуляция спинного мозга, которая, грубо говоря, усиливает сигнал от головного мозга».

Нейронный интерфейс, используемый исследователями, представляет собой готовое устройство — шапочку с электродами, улавливающими электрическую активность мозга.

Однако программное обеспечение было дополнено исследователями, которые модифицировали протокол, отвечающий за определение намерения совершить движение.

Робот производства KUKA представляет собой промышленный промышленный манипулятор, оснащенный высокоточными датчиками крутящего момента. Он способен направлять ногу пациента в направлении, соответствующем цели, которую он выбирает в виртуальной реальности.

Команда написала специальное программное обеспечение, которое позволяет роботу имитировать естественные движения конечностей, воспроизводя траекторию движения ноги здорового человека.

Очки виртуальной реальности отображают несколько целей, к которым пациент пытается переместить ногу.

Как только предполагаемое движение считывается из мозга интерфейсом мозг-компьютер, и робот выполняет движение, пациент может фактически видеть движение своей конечности в виртуальной реальности, но робот-помощник невидим. Это приводит к тому, что движение воспринимается как инициированное и контролируемое мозгом, что помогает воссоздать связь между мозгом и мышцами.

Наконец, последним компонентом системы является неинвазивная электрическая стимуляция спинного мозга с помощью электродов, прикрепленных к спине пациента.

Идея, стоящая за этим, заключается в том, что нейроны могут получать так называемые подпороговые сигналы от мозга, которые недостаточно сильны, чтобы привести к активации. Внешняя электрическая стимуляция позволяет преодолеть этот барьер и приводит к формированию устойчивых нейронных связей, которые в конечном итоге должны функционировать без этой искусственной поддержки.

«По данным Международной федерации робототехники, в 2021 году продажи медицинских роботов выросли на 23%», — сказал доцент Дмитрий Тетеруков, заведующий Лабораторией интеллектуальной космической робототехники Сколтеха.
«Всего по всему миру было продано 14 823 медицинских робота, в основном это хирургические роботы и роботы для реабилитации.
Наше исследование — важный шаг к пониманию потребности пациентов в ключевых функциях. Потенциально, сотрудничая с больницами, мы можем разработать реабилитационных роботов для российского рынка, чтобы улучшить качество жизни инвалидов в нашей стране», — говорит Тетеруков.
«Предстоит еще много работы, прежде чем метод можно будет использовать в клинических условиях», — добавил Ниненко.- Мы планируем заняться проверкой эффективности системы и добавить некоторые функции геймификации, которые, надеюсь, оценят пациенты и сочтут их полезными».
Ссылка на оригинал статьи британской журналистки —
https://nrtimes.co.uk/brain-computer-leg-interface-restores-motion-after-stroke-tstory/

Ранее в октябре прошлого года Иван Ниненко сообщил журналистам:
«Нашей разработке в мире аналогов нет. Есть аналоги для рук, но именно для нижних конечностей нет. Есть намного более сложные установки, которые заставляют человека ходить в подвешенном состоянии, но их сложно реализовать в медицинских учреждениях. То, что делаем мы, – это мобильный комплекс, который позволит человеку проходить реабилитацию там, где он лечится».
https://mir24.tv/news/16528213/vstat-na-nogi-posle-insulta-v-skoltehe-razrabotali-innovacionnuyu-tehnologiyu

В октябре 2022 телекомпания МИР24 выпустила репортаж об этой разработке российских учёных — смотрите видео
https://www.youtube.com/watch?v=k_AtBN9_VYs

Фото:
1) Фото тренажера — взято из статьи британского журналиста
https://nrtimes.co.uk/brain-computer-leg-interface-restores-motion-after-stroke-tstory/
2) Стажер-исследователь Сколтеха Иван Ниненко / ©Пресс-служба Сколтеха.
3) Доцент Дмитрий Тетеруков