Ученые Крымского федерального университета разрабатывают экзоскелет кисти с внешним программным управлением и биологической обратной связью для процедуры реабилитации детей с синдромом ДЦП. Исследование ведется 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 в настоящее время отсутствуют», – подчеркнул 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 мероприятий. В результате лечения, которое прошли уже больше 120 детей, снижается спастичность (нарушение тонуса) мышц, увеличивается мышечная сила и объем движений кисти. Анализ результатов применения новой методики показал, что комплексное санаторно-курортное лечение с применением комплекса “экзоскелет кисти – интерфейс мозг-компьютер” увеличивает объем бытовых навыков, улучшает показатели внимания и памяти, способствует социализации пациентов с ДЦП.

В рамках данного гранта в отделе нейрокомпьютерных интерфейсов  лаборатории «ФабЛаб КФУ» производятся исследования, направленные 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», – пояснил 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 при помощи 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.