Forskare från Skoltech har utvecklat en metod för rehabilitering av patienter med immobiliserade ben efter en stroke eller skada. Den är baserad på hjärn-dator-gränssnittet med virtuell verklighet och icke-invasiv elektrisk ryggmärgsstimulering. Denna metod hjälper förlamade patienter att återta kontrollen över sina nedre extremiteter genom att återkoppla avsikten att röra sig och sammandragningen av musklerna som behövs för att göra det. Systemet främjar utvecklingen av rörelser naturliga ut. Utvecklingen presenterades på IV International Conference "Neurotechnologies and neurointerfaces".
Författare till arbetet, forskarpraktikant på Skoltech
”Strokepatienter behöver ofta gå igenom ett rehabiliteringsprogram för att återkoppla hjärnans avsikt att röra en lem och motsvarande muskelaktivitet; ibland är detta också sant när den är immobiliserad på grund av skada. Simulatorn som skapats av vårt team för första gången kombinerar följande element: en VR-hjälm som stödjer illusionen av en fri lem och visar för patienten ett virtuellt mål som måste flyttas; ett neuralt gränssnitt som registrerar patientens avsikt; en robot som implementerar benets rörelse längs en naturlig bana. Och slutligen elektrisk stimulering av ryggmärgen genom huden, som grovt sett förstärker signalen som kommer från hjärnan.”
Det neurala gränssnittet som en del av simulatorn är en standardenhet, som är ett lock med elektroder som registrerar hjärnans elektriska aktivitet. Men mjukvaran är speciellt modifierad av forskarna och vässad just för att känna igen avsikten att göra en rörelse.
Den rörliga roboten är en industriell manipulator från KUKA med högprecisionsmomentsensorer. Den flyttar patientens ben i riktning mot VR-målet som de fokuserar på. Mjukvaran som är skriven av teamet tillåter roboten att reproducera naturliga kroppsrörelser, anpassa banan som är karakteristisk för en frisk persons lemmar.
Flera mål är synliga i virtual reality-glasögon, i riktning mot ett av vilka patienten rör sin fot. Den fokuserar på rörelse, och avsikten läses av hjärnans datorgränssnitt från neural aktivitet, och roboten utför rörelsen, men i virtuell verklighet ser användaren bara ett rörligt ben, utan en manipulator. För hjärnan ser rörelsen ut som om den orsakade och kontrollerade den, och detta hjälper till att återställa den brutna anslutningen.
Slutligen är det sista elementet i systemet icke-invasiv elektrisk stimulering av ryggmärgen med ytelektroder som sitter fast på baksidan i ryggradens område. Faktum är att neuroner kan ta emot den så kallade subtröskelsignalen från hjärnan, vilket inte räcker för aktivering. Och extern stimulering gör att du kan övervinna denna barriär och i slutändan bilda pålitliga neurala förbindelser som kan fungera utan konstgjort stöd.
Medförfattare till studien, docent vid Skoltech, chef för Laboratory of Intelligent Space Robotics
”Enligt International Federation of Robotics ökade försäljningen av medicinska robotar 2021 med 23 % och 14 823 medicinska robotar såldes över hela världen, främst kirurgiska och rehabiliterande. Vårt arbete är ett viktigt steg mot att förstå patienternas behov i relation till nyckelfunktioner. I framtiden kan vi i samarbete med sjukhus utveckla rehabiliteringsrobotar för den ryska marknaden för att förbättra livskvaliteten för personer med funktionsnedsättning i vårt land. Det återstår mycket arbete innan metoden kan användas i klinisk praxis. Vi planerar att noggrant testa systemets effektivitet och lägga till element av gamification - vi hoppas att patienter kommer att uppskatta dem och att de kommer att vara användbara.
bbabo.ℵet