ИИ против инсульта: роботизированные "доспехи" вернут парализованным людям правильную походку

С развитием современных технологий диагноз "паралич" больше не означает, что человек не сможет двигаться.

Кадр из к/ф "Люди Икс: Последняя битва"/via YouTube.

Инженеры создали своеобразные роботизированные "доспехи", контролируемые нейронной сетью.

Фото Jean-Baptiste Mignardot.

Ежегодно порядка 15 миллионов людей по всему миру переживают инсульт, и из этого числа примерно 5 миллионов остаются инвалидами. Кроме того, пациенты теряют подвижность после аварий или неврологических травм. Однако с развитием современных технологий диагноз "паралич" не означает, что человек больше не сможет двигаться.

Сегодня создаются устройства, которые совершают настоящее чудо: помогают пациентам вновь двигать парализованными руками и даже возвращают способность ходить. Тем временем технология виртуальной реальности помогает восстанавливать утраченные рефлексы, а нейроинтерфейсы помогают людям управлять конечностями при помощи силы мысли.

Новую разработку в этой сфере представили исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария). Они использовали искусственный интеллект, чтобы помочь людям восстановить мобильность после неврологических травм.

Для этого инженеры создали своеобразные роботизированные "доспехи", контролируемые нейронной сетью.

Чтобы избежать постоянных трудностей при ходьбе после инсульта или травмы позвоночника, телу нужна поддержка. Процесс восстановления очень медленный, и, чтобы походка пациента восстановилась правильно, ему нужно задавать направление, фиксировать некоторые части тела, указывать на центр тяжести, помогать поддерживать равновесие и так далее.

Исходя из этой мысли, инженеры создали так называемые ремни безопасности – роботизированные "доспехи", которые корректируют положение тела человека. Подобные приспособления не новы, однако существующие аналоги (и уж тем более костыли или ходунки) не корректируют походку динамически. То есть если, к примеру, человек упражняется на беговой дорожке и при этом его тело находится в неправильном положении при ходьбе, то устройство этого не замечает, и походка восстанавливается неправильно.

Исследователи поясняют: всё дело в том, что существующие устройства применяют восходящую силу, работая против силы тяжести. Это заставляет тело пациента несколько отклоняться назад, что является дестабилизирующим фактором при обучении ходьбе вновь.

Новые интеллектуальные "доспехи" (впрочем, они больше напоминают упряжь) не имеют этой проблемы. Они не просто поддерживают вес человека и задают верное положение тела; они также могут скорректировать походку своего носителя, оказывая давление на группы мышц спереди, сзади или сбоку – в зависимости от отклонений.

Инженеры создали своеобразные роботизированные "доспехи", контролируемые нейронной сетью.
Инженеры создали своеобразные роботизированные "доспехи", контролируемые нейронной сетью.
Фото Jean-Baptiste Mignardot.

Устройство сначала собирает информацию о движениях ног, шагах и мышечной активности. Эти данные обрабатывает алгоритм: так “упряжь” понимает, что именно необходимо скорректировать в походке, какую нагрузку и где следует добавить для этого.

"Алгоритм оценивает оптимальное количество нагрузки и поддержку, необходимую отдельному пациенту, – рассказывает соавтор работы Грегуар Куртин (Grégoire Courtine). – Это помогает восстанавливать потерянную мышечную массу и корректировать осанку, а также "переучивать" мышление, чтобы справиться с тонким балансом между гравитацией и движением вперёд".

 

Система швейцарских исследователей уже прошла первые испытания, и результаты оказались весьма убедительными. 26 пациентов с повреждениями позвоночника и спинного мозга тренировались в "доспехах" в течение часа, и уже после первой тренировки показали заметный прогресс: их походка улучшилась, они стали увереннее держать равновесие и сохранять координацию движений.

Теперь в планах команды коммерциализация "умной упряжи”, получившей название RYSEN, а также дальнейшие испытания новинки . Кроме того, технология была представлена на этой неделе в Лондоне на Международной конференции по реабилитационной робототехнике (International Conference on Rehabilitation Robotics).

Более подробное описание исследования и разработки швейцарских учёных опубликовано в издании Science Translational Medicine.

Кстати, ранее исследователи выяснили, что устранить последствия инсульта помогает также паучий яд.