Wetenschappers van Skoltech hebben een methode ontwikkeld voor de revalidatie van patiënten met geïmmobiliseerde benen na een beroerte of blessure. Het is gebaseerd op de hersen-computerinterface met virtual reality en niet-invasieve elektrische stimulatie van het ruggenmerg. Deze methode helpt verlamde patiënten de controle over hun onderste ledematen terug te krijgen door de intentie om te bewegen en de samentrekking van de spieren die daarvoor nodig zijn, opnieuw met elkaar te verbinden. Het systeem bevordert de ontwikkeling van bewegingen die er natuurlijk uitzien. De ontwikkeling werd gepresenteerd op de IV International Conference "Neurotechnologies and neurointerfaces".

Auteur van het werk, onderzoeker in opleiding bij Skoltech

“Patiënten met een beroerte moeten vaak een revalidatieprogramma doorlopen om de intentie van de hersenen om een ​​ledemaat te bewegen en de bijbehorende spieractiviteit opnieuw te verbinden; soms is dit ook waar wanneer geïmmobiliseerd vanwege een blessure. De simulator die voor het eerst door ons team is gemaakt, combineert de volgende elementen: een VR-helm die de illusie van een vrij ledemaat ondersteunt en de patiënt een virtueel doelwit laat zien dat moet worden verplaatst; een neurale interface die de intentie van de patiënt registreert; een robot die de beweging van het been natuurlijk traject uitvoert. En tot slot elektrische stimulatie van het ruggenmerg via de huid, wat ruwweg het signaal versterkt dat uit de hersenen komt.”

De neurale interface als onderdeel van de simulator is een standaardapparaat, een dop met elektroden die de elektrische activiteit van de hersenen registreren. Maar de software is door de onderzoekers speciaal aangepast en juist aangescherpt om de intentie om een ​​beweging te maken te herkennen.

De robot voor het verplaatsen van ledematen is een industriële manipulator van KUKA met uiterst nauwkeurige koppelsensoren. Het beweegt het been van de patiënt in de richting van het VR-doel waarop ze scherpstellen. Met de software die door het team is geschreven, kan de robot natuurlijke lichaamsbewegingen reproduceren en de baankarakteristiek van de ledematen van een gezond persoon aanpassen.

In een virtual reality-bril zijn meerdere doelen zichtbaar, in de richting waarvan de patiënt zijn voet beweegt. Het richt zich op beweging en de intentie wordt gelezen door de hersen-computerinterface van neurale activiteit, en de robot voert de beweging uit, maar in virtual reality ziet de gebruiker alleen een bewegend been, zonder manipulator. Voor de hersenen lijkt de beweging het te hebben veroorzaakt en gecontroleerd, en dit helpt om de verbroken verbinding te herstellen.

Ten slotte is het laatste element van het systeem niet-invasieve elektrische stimulatie van het ruggenmerg met oppervlakte-elektroden die op de rug in het gebied van de wervelkolom worden geplakt. Feit is dat neuronen van de hersenen het zogenaamde subthreshold-signaal kunnen ontvangen, wat niet voldoende is voor activering. En externe stimulatie stelt je in staat om deze barrière te overwinnen en uiteindelijk betrouwbare neurale verbindingen te vormen die kunnen functioneren zonder kunstmatige ondersteuning.

Co-auteur van de studie, universitair hoofddocent bij Skoltech, hoofd van het laboratorium voor intelligente ruimterobotica

“Volgens de International Federation of Robotics groeide de verkoop van medische robots in 2021 met 23% en werden er wereldwijd 14.823 medische robots verkocht, voornamelijk chirurgische en revalidatie. Ons werk is een belangrijke stap in de richting van het begrijpen van de behoeften van patiënten met betrekking tot belangrijke functionaliteiten. In de toekomst kunnen we in samenwerking met ziekenhuizen revalidatierobots ontwikkelen voor de Russische markt om zo de levenskwaliteit van mensen met een handicap in ons land te verbeteren. Er is nog veel werk aan de winkel voordat de methode in de klinische praktijk kan worden gebruikt. We zijn van plan de effectiviteit van het systeem grondig te testen en elementen van gamificatie toe te voegen - we hopen dat patiënten ze zullen waarderen en nuttig zullen vinden.

bbabo.ℵet