22:00 
Исследователи Венского медицинского университета в сотрудничестве с ETH Zurich, Мюнхенским техническим университетом и Белградским медицинским факультетом разработали носимую нейророботическую систему, которая сочетает в себе электрическую нейростимуляцию с экзоскелетами для рук. В клиническом исследовании с участием 14 пациентов с нарушениями функций рук, вызванными неврологическими травмами, технология поддерживала подвижность пальцев, тактильное восприятие и контроль хвата. Результаты демонстрируют потенциал персонализированных вспомогательных систем для людей, живущих с последствиями травм спинного или головного мозга. Исследование недавно было опубликовано в журнале Science Advances.
Движения рук и чувство осязания необходимы для повседневных действий, таких как захват, прием пищи, одевание или личная гигиена. Однако после поражения ЦНС двигательные и сенсорные нарушения руки часто сохраняются. Традиционная реабилитация позволяет добиться улучшения, но не всегда приводит к достаточному восстановлению функции руки. Поэтому существует большая потребность в ассистивных технологиях, подходящих для повседневного использования.
Исследовательская группа под руководством руководителя исследования Станисы Распопович из Центра медицинской физики и биомедицинской инженерии Венского медицинского университета разработала систему «SensoExo» для помощи людям с сенсомоторными нарушениями рук. Он сочетает в себе носимый экзоскелет руки и специально подобранный рукав для нейростимуляции. Рукав стимулирует определенные нервы и мышцы предплечья через кожу. Датчики на пальцах обнаруживают силу прикосновения и захвата и преобразуют эту информацию в электрическую стимуляцию, предоставляя пользователям тактильную обратную связь. Кроме того, функциональная электростимуляция может помочь пользователям легче разжимать и сжимать пальцы.
Нашей целью было не только обеспечить механическую поддержку движений, но и восстановить чувство осязания. Взаимодействие силы, движения и осязания имеет решающее значение, особенно при захвате. Без обратной связи о том, насколько крепко удерживается предмет, функция руки остается существенно ограниченной в повседневной жизни».
Станиса Распопович, Центр медицинской физики и биомедицинской инженерии, Венский медицинский университет
Индивидуальная поддержка в зависимости от нарушения
Система была протестирована на 14 пациентах с неврологическими нарушениями работы рук. У всех участников исследования наблюдались сенсорные дефициты, и поэтому они получали тактильную обратную связь посредством чрескожной электрической стимуляции нервов. У семи человек с При особенно тяжелых двигательных нарушениях для поддержки раскрытия рук и силы захвата также использовалась функциональная электрическая стимуляция мышц.
В исследовании сравнивались три состояния: отсутствие поддержки, поддержка только со стороны экзоскелета и комбинированное использование экзоскелета и нейростимуляции. Восемь из 14 участников также выполняли функциональные задачи по захвату и освобождению громоздких и хрупких предметов. Это исследование показало, что сочетание экзоскелета и нейростимуляции дает дополнительные преимущества по сравнению с использованием только экзоскелета. При тяжелых двигательных нарушениях SensoExo улучшил подвижность пальцев в большей степени, чем экзоскелет. Искусственно опосредованная тактильная обратная связь также увеличила области руки, где можно воспринимать сенсорные ощущения.
«Результаты показывают, что моторную помощь и сенсорную обратную связь следует рассматривать вместе», — объясняет ведущий автор Андреа Чимолато из Центра медицинской физики и биомедицинской инженерии Венского медицинского университета. «Систему можно адаптировать в зависимости от профиля нарушений личности. Людям с более тяжелыми двигательными нарушениями особенно помогла дополнительная двигательная поддержка, в то время как люди с выраженной сенсорной потерей использовали сенсорную обратную связь для более точного захвата хрупких предметов».
Улучшение захвата повседневных предметов
В функциональных тестах участники, использующие SensoExo, достигли самых высоких показателей успеха при захвате и переноске предметов. При работе с громоздкими объектами мышечная стимуляция поддерживала силу захвата. При работе с хрупкими объектами сенсорная обратная связь помогала избежать слишком сильного давления.
«Технология в настоящее время является прототипом, а не полностью разработанным медицинским устройством для повседневного использования", - подчеркивает Распопович. "Однако исследование предоставляет ранние клинические доказательства того, что неинвазивная нейростимуляция в сочетании с носимой робототехникой может сформировать реалистичную основу для будущих систем персонализированной помощи".
Помимо венского MedUni, исследовательские группы Лоренцо Масиа из Мюнхенского технического университета и Оливье Ламберси из ETH Цюриха разработали экзоскелеты, а команда Любицы Костадинович с медицинского факультета Белграда поддержал клинические оценки. Будущие исследования с участием более крупных групп пациентов, более конкретно сгруппированных по типу и тяжести их симптомов, помогут определить надежность этих эффектов и оценить степень, в которой такие системы могут быть интегрированы в реабилитацию и повседневную жизнь в долгосрочной перспективе.
