Студент шестого курса медико-биологического факультета Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) Сергей Анисимов создал экзоскелет, который может серьезно улучшить мелкую моторику пальцев у пациентов, перенесших инсульт.
Экзоскелет отличается от существующих моделей тем, что обладает максимальным количеством степеней свободы — три для каждого пальца. У большинства подобных устройств не более 11 степеней свободы. Степень свободы предполагает возможность движения в определенной плоскости или направлении. В случае с пальцами руки речь идет о сгибании и разгибании, а также движении в стороны. Это позволяет ему более точно воссоздавать функции человеческой руки, что необходимо для успешной реабилитации.
Разработка построена на принципах роботизированной механотерапии, которая уже давно зарекомендовала себя как эффективный метод лечения постинсультных нарушений. Управление экзоскелетом будет основываться на принципах зеркальной терапии. При этом методе человек смотрит в зеркало: больная рука спрятана, в отражении только здоровая. Это помогает мозгу «восстановить» движения.
В отличие от традиционных подходов, экзоскелет использует зеркальную терапию с применением камеры. Она считывает движения здоровой руки, вычисляет углы между фалангами пальцев и передает сигналы экзоскелету, который повторяет эти движения с больной рукой. Для этого применяется система «Нейро-kinesis», которая была разработана в НТЦ «Цифровая медицина и киберфизика» в сотрудничестве с учеными кафедры неврологии и нейрохирургии СибГМУ.
К разработке экзоскелета меня подтолкнула проблема постинсультных нарушений мелкой моторики, которая является невероятно острой. В России только 43% пациентов, переживших инсульт, возвращаются к трудовой деятельности в полной мере.
Проблема имеет для Сергея личное значение: его бабушка перенесла инсульт в 2020 году.
В экзоскелете используются пять небольших устройств — по одному на каждый палец. Эти устройства надеваются на пальцы и помогают им двигаться, сгибаясь и разгибаясь в разных суставах. Также они могут перемещать палец влево и вправо на уровне ладони.
В конструкции используются специальные механические суставы, которые не имеют встроенных моторов. Вместо этого они соединены с отдельным сервоприводом, передающим движения через тонкие тросики, подобные велосипедным. Чтобы устройство могло точно определять положение пальца, в каждый сустав встроен датчик, который измеряет угол сгиба. Материалы для экзоскелета были выбраны с учетом их совместимости с человеческим телом и изготовлены с помощью 3D-печати.
На данный момент разработан экзоскелет для одного пальца, а в ближайшем будущем планируется создать модели для еще трех. Наиболее сложным будет изготовление экзоскелета для большого пальца. Испытания начнутся после завершения работы над полным вариантом экзоскелета для всех пальцев руки.
Сначала экзоскелет будут производить по индивидуальным запросам. После того, как устройство получит регистрацию как медицинский продукт, станет возможным его массовое производство.
Также разработчики запланировали дополнительные исследования, чтобы оценить эффективность экзоскелета для людей с различными двигательными нарушениями не только после инсульта, но и в других случаях повреждения нервов рук.
Ранее Наука Mail рассказывала, что российские студенты разрабатывают экзоскелет для пациентов с переломами.