Первокурсник Физико-технического института ИРНИТУ Иван Коломин создает зеркальный тренажер-руку «Neuro-Cybernetic Miracle Systems». Проект является результатом совместной работы студента, иркутских нейрохирургов и инженеров. Тренажер работает по принципу перчатки-протеза и предназначен для восстановления больных перенесших инсульт, повреждения опорно-двигательного аппарата, черепно-мозговые травмы.

Идейным вдохновителем проекта стал врач-нейрохирург Иркутской дорожной клинической больницы Баир Дамдинов. Желание создать технологию, при помощи которой больные с парализованными конечностями, смогли бы научиться жить полноценной жизнью заново, возникла у врача 10 лет назад. Именно тогда ученые всего мира впервые заинтересовались темой биопротезирования. Весной 2016 года Б. Дамдинов предложил поработать над проектом инженеру-конструктору, выпускнику ИРГУПС Владимиру Мишутину. Он поддержал инициативу молодого врача. Однако в команде не хватало программиста, который бы смог разработать алгоритмы для прототипа медицинского изделия. На одном из областных фестивалей по робототехнике В. Мишутин заметил талантливого участника Ивана Коломина, готовившегося к поступлению в ИРНИТУ, и   пригласил его поработать в проекте. Так появился основной состав команды «Neuro-Cybernetic Miracle Systems».

По словам Б. Дамдинова, суть предлагаемой технологии заключается в том, чтобы научить больного двигаться, используя воздействие на здоровую и пораженную части тела.

«Мы разработали прототип зеркального протеза. Он необходим тем, кто пережил повреждения мозга. Как правило, при инсульте поражается одно полушарие головного мозга и парализуется половина тела. Основным рабочим органом, который поможет вернуться человеку к труду, является рука. Восстановить утраченные функции можно при помощи тренировки.

Тренажер работает следующим образом: надеваем перчатку с датчиками (манипулятор) на здоровую руку, перчатку-рефлектор на обездвиженную. Когда мозг даст сигнал «сжать», то здоровая конечность сожмется. Датчики тренажера считывают этот сигнал и передают его на больную руку через специальный контроллер. Пораженная конечность приводится в движение каркасом рефлектора, соответственно по нервным волокнам в поражённую часть мозга подается сигнал, и мозг заново вспоминает, как он работал раньше. За каждый погибший нейрон начнет работать его «выживший сосед». Постепенно, к человеку вернется двигательная функция», - рассказал Б. Дамдинов.

Он отметил, что самый заинтересованный человек в процессе – это, прежде всего, пациент. Его желание и усилия влияют на ход лечения. Время восстановления зависит и от объема поражения головного мозга. Кроме того, данный продукт смогут использовать здоровые люди, желающие переучиться из левши в правшу или развить в себе талант к изобразительному и музыкальному искусству.

Существующие зарубежные аналоги тренажера представляют собой громоздкие комплексы, которые позволяют больному тренироваться в ограниченное время в пределах реабилитационного центра. Вернувшись домой, пациент оказывается один на один со своей бедой и обычно вынужден тренироваться при помощи резиновых мячей и эспандеров. К тому же, стоимость такого оборудования варьируется от 120 тыс. до 1 млн рублей. Иркутские разработчики предлагают портативный индивидуальный тренажер по цене 45 тыс. рублей.

На сегодняшний день команда создала деревянный прототип руки-тренажера. Для того чтобы двигалась каждая фаланга пилотной версии тренажера, студент ИРНИТУ Иван Коломин написал специальную компьютерную программу. Кроме того, он предложил аппаратную часть изобретения, собрал микросхемы.

«Самое сложное мне еще предстоит выполнить, поскольку человеческая рука двигается во всех плоскостях. Необходимо отразить в программе мышцы, которые участвуют в двигательном процессе. Важно максимально приблизить технологию к реальному движению руки. В дальнейшем буду работать над более сложными алгоритмами в программе.

Этот проект мне очень интересен. Кроме того, что я развил мышление при написании программ, я еще получил ценные знания в области анатомии и физиологии человека. Баир Дамдинов и Владимир Мишутин снабдили меня необходимой медицинской литературой», - подчеркивает студент ИРНИТУ И. Коломин.

По мнению врача Б. Дамдинова, вклад студента ИРНИТУ в проект является значительным: «Иван предложил много идей, которые отразились в прототипе. Когда мы только занялись проектированием, то планировали начать с создания экзоскелета нижних конечностей. В процессе коллективного мозгового штурма Иван Коломин вспомнил о зеркальном повторении движений руки, которое видел в одном из кинофильмов. Если бы мы «не подхватили» эту мысль вовремя, то и идея бы не получила такое развитие».

К концу 2016 года изобретатели планируют создать первый образец тренажера из полимерного материала, который будет предназначен для клинических испытаний.

Как отмечает инженер-конструктор Владимир Мишутин, авторы проекта намерены создать линейку товаров для пациентов разных категорий:

«Когда мы разрабатывали прототип, то учли, что руки у всех людей отличаются по длине и ширине. Поэтому для серийного производства подберем пять размеров: большой для мужчин, средний для женщин, маленький для детей и промежуточные с учетом анатомических особенностей пациентов.

Принцип синергизма мы уже протестировали на руке. В дальнейшем планируем выпуск ножного протеза и отдельных частей тела, что может стать началом проектирования экзоскелета».

Большие надежды с появлением зеркального тренажера связывает 26-летний иркутянин Евгений Чумаков. Девять лет назад молодой человек попал в автокатастрофу, сломал позвоночник и оказался в инвалидной коляске. Несмотря на трудности, Е. Чумаков, водит автомобиль, сумел получить два высших образования, посещает тренажерный зал, занимается web-дизайном. Он надеется, что успешная реализация разработки иркутских ученых поможет ему встать на ноги в прямом смысле.

«Травмированные части тела, которые не могут двигаться, приходится постоянно разминать. Это тяжелый и утомительный труд. Роботизированное устройство, разрабатываемое командой иркутских ученых, облегчит реабилитацию больных и снимет дополнительную нагрузку с тех, кто за ними ухаживает. Когда проект пройдет апробацию и появится тренажер для ног, то я буду рад участвовать в клинических испытаниях. Сейчас же я помогаю авторам идеи продвигать разработку в Интернете, поскольку занимаюсь созданием сайтов», - сообщил Е. Чумаков.

Для реализации проекта молодой команде необходимы инвестиции в объеме 4 млн рублей. Средства будут направлены на доработку прототипа, получение патента, сертификацию оборудования и клинические испытания.

Отметим, что первая публичная презентация проекта «Neuro-Cybernetic Miracle Systems» состоялась 9 июня в Технопарке ИРНИТУ во время финала весенней сессии акселерационной программы стартап-школы «Тайга».

Ольга Балабанова        

В материале использованы фото

из социальной сети "Вконтакте"

 

8 февраля 2023г.
26 ноября 2021г.
18 ноября 2021г.
2 июля 2020г.
26 марта 2019г.
31 июля 2018г.
20 июня 2018г.
21 марта 2018г.
8 февраля 2018г.
1 ноября 2017г.