Учёные Крымского федерального университета разрабатывают экзоскелет кисти с внешним программным управлением и биологической обратной связью для процедуры реабилитации детей с синдромом ДЦП. Исследование ведётся в рамках гранта ФЦП при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
«Экспериментальные работы по использованию экзоскелетов, управляемых биопотенциалами мозга (сигналом электроэнцефалограммы – ЭЭГ), в реабилитации детей с синдромом ДЦП сейчас отсутствуют», – отметил руководитель проекта, заведующий кафедрой общей психологии и психофизиологии факультета психологии Таврической академии Крымского федерального университета Владимир Павленко.
На базе Центра коллективного пользования научным оборудованием «Экспериментальная физиология и биофизика» КФУ была разработана методика одновременной регистрации активности мышц и ЭЭГ у детей. Для уточнения понимания роли сенсомоторной системы в обеспечении всестороннего развития ребенка проведена регистрация сенсомоторных ритмов ЭЭГ у здоровых детей. Результаты работы свидетельствуют, что уровень развития сенсомоторной системы (отражающийся в изменениях ритмов ЭЭГ при движениях и наблюдении за ними) определяет уровень когнитивного, в частности речевого, развития ребенка.
Апробация медицинской технологии «неинвазивный интерфейс мозг-компьютер – экзоскелет кисти» у детей старшего школьного возраста с ДЦП в санаториях Евпатории показала, что указанная технология повышает эффективность реабилитационных компаний. В результате лечения, которое прошли уже больше 120 детей, снижается спастичность (нарушение тонуса) мышц, увеличивается мышечная сила и объём движений кисти. Анализ результатов применения новой методики показал, что комплексное санаторно-курортное лечение с применением комплекса экзоскелет кисти – интерфейс мозг-компьютер увеличивает объём бытовых навыков, улучшает показатели внимания и памяти, благоприятствует социализации пациентов с ДЦП.
В рамках данного гранта в отделе нейрокомпьютерных интерфейсов лаборатории «ФабЛаб КФУ» производятся исследования, которые направлены на разработку нейрокомпьютерного интерфейса, который будет построен на базе ЭЭГ усилителя NVX — 52 и экзокисти «Экзокисть —2».
«Главная часть системы – программное обеспечение, которое позволит выделить в входном потоке данных ЭЭГ признаки, характерные при мысленном представлении движений, и в дальнейшем сформировать управляющие сигналы для выполнения движений на экзокисти. Программный комплекс должен реализовать весь функционал, начиная со съема данных от датчиков, генератора различных режимов активации и формирование базы данных для обучения нейронной сети, классификатор движения и формирование сигнала для исполнительного механизма экзокисти», – подчеркнул доцент кафедры нормальной анатомии Медицинской академии им. С.И. Георгиевского Крымского федерального университета Владимир Овчаренко.
Программное обеспечение, ответственное за распознавание потоковых данных ЭЭГ, планируется реализовать с помощью искусственной нейронной сети (ИНС). В исследовании принимают участие студенты Медицинской академии им. С.И. Георгиевского.
Индустриальный партнер проекта ведет разработку нового экзоскелета кисти, более легкого, компактного и удобного для использования у детей с синдромом ДЦП.
Проект завершится в конце сентября 2020 года.
При подготовке статьи были использованы материалы: Пресс-службы КФУ
