Главная
IT/AI
Эксперты рассказали о новейших разработках в области протезирования

Эксперты рассказали о новейших разработках в области протезирования

Современные робототехнические решения для мониторинга и выявления болезней, а также реабилитации пациентов представили участники технологической сессии «Практика применения отечественных инновационных технологий и оборудования в медицине». Модератором мероприятия, которое было организовано Консорциумом робототехники и систем интеллектуального управления в рамках «Российской недели здравоохранения», выступила директор Консорциума Марина Зинина.

Одной из ключевых тем сессии стали технологии, связанные с мониторингом состояния здоровья и реабилитационными интерфейсами. Свою разработку — нейротрекер для наблюдения за эффективностью терапии и прогнозирования кризисных состояний — представил Юрий Крюкалов, нейрофизиолог, основатель NeuroTechnology LLC.

Устройство представляет собой браслет, который каждые две минуты фиксирует пульс, двигательную активность, положение тела в пространстве, температуру, уровень кислорода в крови, сердечный ритм и частоту дыхания. От большинства аналогов российскую разработку отличает возможность фиксировать EDA (Electrodermal activity — электрическая активность кожи). Этот показатель иллюстрирует активность вегетативной нервной системы и нужен, в частности, для того, чтобы корректировать дозы препаратов для детей, страдающих эпилепсией.

Трекер позволяет оперативно выявлять кризисные состояния и передавать данные в клинику, в которой наблюдается человек. Это помогает оперативно оказывать медицинскую помощь.

В 2021 году трекер за сутки до первых симптомов смог выявить инфицирование организма. В 2023 году разработчики планируют обучить нейросеть с помощью данных, собранных трекером, прогнозировать состояние пациентов.

Нейросети, обученные анализировать большие массивы данных, могут существенно облегчить скрининг социально значимых заболеваний, отметил Федор Арсеньев, руководитель проектной группы направления химико-биологических и медицинских исследований Фонда перспективных исследований. Один из наиболее эффективных методов борьбы с такими заболеваниями — их выявление на ранних стадиях. Скрининг направлен на выявление заболеваний еще на бессимптомной стадии. На первом этапе исследования условно здоровых людей делят на две группы: в зоне риска и вне ее. Именно здесь искусственный интеллект, по словам Федора Арсеньева, и может оказать наибольшую помощь.

При этом эксперт отметил, что общее количество зарегистрированного российского ПО для медицины — 380 продуктов. На долю ИИ приходится менее 1%, а для скрининга подходит менее 0,5%. Причина таких цифр — в необходимости обучения нейросетей на огромной выборке размеченных данных, а также невозможность сделать ПО универсальным, так как оно должно учитывать ситуацию в конкретном регионе.

Технологии, о которых говорилось выше, широко используются для выявления болезней и наблюдения за пациентами. Для восстановления людей, которые уже перенесли заболевание, широко используются интерфейсы «мозг-компьютер». О них рассказал Роман Люкманов, врач-невролог, руководитель группы нейроинтерфейсов ФГБНУ центр неврологии.

Интерфейс использует сенсорно-моторные ритмы электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в качестве управляющих сигналов для компьютеров. Пациент должен представить движение, компьютер это распознает и передаст сигнал экзоскелету. Благодаря этому между мозгом и машиной возникает кинестетическая обратная связь, способствующая восстановлению пораженных синаптических связей.

Роман Люкманов отметил, что сегодня на российском рынке есть только две зарегистрированные системы, которые используют интерфейс «мозг-компьютер»: разработка ООО «Экзопласт» РНИМУ им. Пирогова и «Ортез», созданный НПО «Андроидная техника».

Изучение возможной взаимосвязи мозга и компьютера лежит в основе создания бионических протезов конечностей. Сегодня протезирование развивается в двух направлениях: управление протезом (более естественное, посредством передачи сигналов с нервов на протез) и обратная связь (возможность чувствовать протезом окружение). Юрий Матвиенко, руководитель инвазивных исследований ООО «Моторика», рассказал, что открытие и раскрытие протеза сегодня осуществляется с помощью технологии, разработанной в СССР еще в 60-х годах прошлого века — считывания импульсов с сохранившихся мышц руки (ЭМГ).

Но есть новые технологии. Например, инерциальное управление (ИИ) — специальные датчики считывают начало движения, например наклон и вытягивание руки перед захватом объекта, а потом завершают движение, закрывая или раскрывая кисть протеза.

Еще два способа — распознавание жестов с помощью считывания движения подкожных тканей и многоканальный ЭМГ (больше датчиков, дополнительные сигналы, дающие возможность различных действий). Юрий Матвиенко отметил, что все эти системы можно использовать одновременно. Это даст возможность создать более функциональные протезы с более естественным управлением.

Обратная связь — тема не менее важная и интересная. ООО «Моторика» активно занялась вопросом передачи чувств через протез в процессе работы над купированием фантомных болей в культе. Пациенту в спинной мозг имплантировали электроды, после чего определяли зону мозга, отвечающую за фантомную боль, с помощью электростимуляции. Вслед за этим проводилось картирование — обнаружение областей и параметров стимуляции для имитации ощущений. Проводилось оно как на периферических нервах, так и на спинном мозге.

Для проверки чувствительности использовали протезы модели Manifesto с 6 степенями свободы. Сенсомоторные тесты показали, что пациенты смогли через протез определить размер предмета и степень его твердости.

Сегодня работа «Моторики» находится на четвертом этапе — исследователям необходимо установить, стабилизировался ли электрод в организме пациента, чтобы понять, сможет ли пациент пользоваться протезом вне лаборатории.

Юрий Матвиенко отметил, что компания специализируется на протезах верхних конечностей, но в рамках описанной выше работы попробовала себя и в создании протезов ног. Была разработана специальная стелька с датчиками давления. С их помощью, объединив стельку с ИИ, можно будет определять не только твердость поверхности, но и ее текстуру. Пока стельку можно подключить к компьютеру или планшету, в том числе, и по беспроводной связи.

Самая сложная и технологичная часть ноги — коленный сустав, отметил Иван Худяков, генеральный директор ГК «Салют Орто». Он рассказал о Steplife B7 — бионическом коленном модуле с микропроцессорной системой управления фазой переноса.

«Сердцем» этой разработки ГК «Салют Орто» является электронная опорная трубка. Устройство содержит два комплекта тензодатчиков: один измеряет вес человека, второй определяет смещение центра тяжести в продольной плоскости. Трубка позволяет получить больше данных о динамике движения и фиксировать, например, падение человека.

Кроме того, в Steplife установлены датчики угла сгибания, работающие с точностью до 0,1°. Все эти устройства позволяют построить точную математическую модель движений человека.

#медицинские #искусственный интеллект #цифровизация #экзоскелеты

Аркадий Гончаров

Фото: Михаил Туляков

Эксперты рассказали о новейших разработках в области протезирования

Автопилоты умной сельхозтехники научились видеть лучше человека

Искусственный интеллект создал редактор генома человека

Автопилоты умной сельхозтехники научились видеть лучше человека

Искусственный интеллект создал редактор генома человека

Эксперты рассказали о новейших разработках в области протезирования

Мы рекомендуем:

Новый алгоритм позволит роботам изучать мир по-человечески

Автопилоты умной сельхозтехники научились видеть лучше человека

Искусственный интеллект создал редактор генома человека

Microsoft запретила полиции США использовать ИИ для распознавания лиц

Polaris — самый продвинутый ИИ-агент для здравоохранения

Автопилоты умной сельхозтехники научились видеть лучше человека

Искусственный интеллект создал редактор генома человека