Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка роботизированного комплекса для реабилитации постинсультных и посттравматических больных с использованием технологии интерфейс мозг-компьютер

Номер контракта: 14.607.21.0128

Руководитель: Фролов Александр Алексеевич

Должность: заведующий отделом

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Организация докладчика: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
реабилитация, инсульт, травма мозга, экзоскелет, интерфейс мозг-компьютер, электроэнцефалография, ближняя инфракрасная спектроскопия.

Цель проекта:
Цель проекта: разработка и создание роботизированного комплекса, состоящего из бимануального экзоскелета и управляющего им по сигналам электрической и гемодинамической активности мозга интерфейса мозг-компьютер, для реабилитации и жизнеобеспечения постинсультных и посттравматических больных с серьезными двигательными нарушениями. Задачи проекта: 1) Создание компьютерной динамической модели бимануального экзоскелета и разработка контроллера экзоскелета на основе биологически адекватного управления "естественными синергиями«; 2) Создание системы сопряжения контроллера экзоскелета и гибридного интерфейса мозг-компьютер, управляемого по сигналам электрофизиологической и гемодинамической активности мозга, соответствующей воображению движений. Актуальность задачи: Сосудистые заболевания мозга занимают первое место в структуре инвалидизации населения. При этом, почти половина пациентов, перенесших инсульт, при выписке из реабилитационного стационара передвигаются только на кресле-коляске, менее 15% могут передвигаться в помещении самостоятельно, менее 10% - выходить на улицу и т.п. Показано, что нарушение функции верхней конечности более выражено, чем нижней. Таким образом, крайне актуальным является поиск новых реабилитационных технологий, к числу которых относятся экзоскелеты, управляемые интерфейсом «мозг-компьютер».

Основные планируемые результаты проекта:
1. Создание податливого экзоскелета, имеющего коэффициенты в петле обратной связи, сравнимые с соответствующими коэффициентами у человека, и который бы воспринимался человеком наиболее комфортно.
2. Изготовление и испытание экзоскелетов двух рук с полным набором степеней свободы, характерным для рук человека, позволяющий исполнять неограниченный репертуар движений, включая бимануальные.
3. Разработка системы управления экзоскелетом, основанной на гибридном интерфейсе мозг-компьютер, использующем результаты анализа как электрофизиологической, так и гемодинамической активности мозга.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Будет создан уникальный реабилитационный комплекс, включающий экзоскелет двух рук, управляемый интерфейсом мозг компьютер.
2. Управление движениями экзоскелета будет осуществляться по оригинальным биологически адекватным принципам, обеспечивающим наиболее комфортное взаимодействие экзоскелета с рукой пациента.
3. Комплекс будет превосходить имеющиеся в мире в настоящее время образцы.
4. Разработка и создание экзоскелета, управляемого по биологически адекватным принципам, разработка системы сопряжения экзоскелета с интерфейсом мозг-компьютер, основанным на распознавании паттернов ЭЭГ, соответствующих воображению различных движений. Систематические исследования в клинике по оценке эффективности комплекса для восстановления двигательных функций у постинсультных и посттравматических больных.
Ограничений и рисков не предвидится.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Двигательная реабилитация постинсультных и посттравматических больных, особенно с полной потерей двигательных функций паретичной руки.
2. При получении результата о высокой эффективности разрабатываемой реабилитационной процедуры - обращение в Министерство Здравоохранения о получении лицензии на его использование в широкой сети неврологических клиник.
3. Сокращение затрат на проведение реабилитационных процедур для восстановление движений у постинсультных и посттравматических больных. Создание новой технологической платформы для изготовления экзоскелетов, движения которых наиболее совместимы с собственными движениями человека
4. Опыт создания и исследования комплекса в клинике создадут предпосылку для сотрудничества с ведущими лабораториями мира, разрабатывающими технологию интерфейса мозг-компьютер. Представляется, что комплекс будет конкурентно способен для внедрения в клиническую практику за рубежом. Популяризация продукта будет осуществляться с помощью публикаций в российских и международных журналах и выступлениях в средствах массовой информации.

Текущие результаты проекта:
1. Разработан программно-аппаратный комплекс для регистрации движений двух рук на основе использования электромагнитной системы регистрации движений "Ascension 3D guidance trakSTAR" фирмы "Ascension Technology" (США), включающий систему фиксации сенсоров на руках и корпусе человека, программу синхронной записи 11 сенсоров, программу расчета анатомических осей вращения в суставах и программу визуализации движений.
2. Разработан протокол для регистрации совместных движений двух рук и движений рук по отдельности. Проведены предварительные эксперименты по движению рук к различным целям в пространстве и целевого движения, имитирующего хватание летящего мяча.
3. Отобрана контрольная группа из 5 здоровых испытуемых, которые будут тренироваться на управление экзоскелетом двух рук с помощью интерфейса мозг-компьютер (ИМК). Оценена их способность на управление ИМК по показателям точности распознавания паттернов ЭЭГ, соответствующих воображению сжатия кистей левой и правой руки.
4. Спроектирован экзоскелет двух рук со всеми степенями свободы, присущими рукам человека.