VR-тренажёры для реабилитации парализованных пациентов создают в России

В начале года в институте «Сколтех» создали инновационный тренажёр, предназначенный для реабилитации людей с частичным параличом. Тренажёр основан на технологиях виртуальной реальности, робототехнике и нейроинтерфейсах «мозг-компьютер». Он позволит работать над движениями нижних конечностей и будет в буквальном смысле заново учить ходить.

«Созданный нашим коллективом тренажер впервые совмещает следующие элементы: VR-шлем, который поддерживает иллюзию свободной конечности и демонстрирует пациенту виртуальную цель, к которой нужно совершить движение; нейроинтерфейс, который регистрирует намерение пациента; робот, который реализует движение ноги по естественной траектории; и, наконец, электростимуляция спинного мозга через кожу, которая, грубо говоря, усиливает поступающий от головного мозга сигнал», – пояснили в «Сколтехе».

Система виртуальной реальности для тренажёра была разработана под руководством Михаила Лебедева, профессора «Сколтеха». Она позволяет мозгу частично парализованных пациентов быстрее приспосабливаться к управлению кибер-конечностями. Как правило, мозгу требуется достаточно много времени, чтобы научиться пользоваться нейроинтерфейсами, что мешает их широкому внедрению в медицинскую практику и замедляет работу медперсонала.

Российские ученые обнаружили, что это время можно заметно сократить, если проводить обучение пациентов в созданной ими системе виртуальной реальности. Так появился VR-тренажёр. Это набор из специализированных алгоритмов, а также VR-шлем и подключенный к нему нейроинтерфейс. Он одновременно передает в ноги и усиливает сигналы, исходящие из мозга, а также позволяет пациенту двигать виртуальными конечностями в киберпространстве.

Движения в виртуальном мире «отзеркаливаются» и в реальности при помощи специального робота, который сгибает и двигает ногу пациента таким же образом, каким ее пытается двигать человек в киберпространстве. Как отмечают исследователи, программное обеспечение позволяет роботу воспроизводить естественные телодвижения и траектории движения конечностей, характерные для здорового человека.

В результате работа с таким тренажёром ускоряет адаптацию мозга пациентов к нейроинтерфейсам, так как нервной системе кажется, что совершаемые движения являются результатом ее активности. В ближайшее время ученые планируют добавить игровые элементы в работу VR-тренажера, что, как надеются исследователи, повысит интерес и мотивацию пациентов к ускоренному обучению пользованием нейроинтерфейсами.

Это особенно важно в свете того, что нейроинтерфейсы сегодня активно применяются для управления самыми современными бионическими протезами конечностей и органов чувств. В будущем это направление будет только развиваться.

В свою очередь, технологии виртуальной реальности уже активно применяются в современной реабилитации. В России над ними работают и другие ведущие предприятия и институты реабилитационной индустрии.

Так, группа компаний «Исток-Аудио» реализует программы виртуальной реабилитации, представленные в программно-аппаратном комплексе «ДЕВИРТА».

АПК «ДЕВИРТА» является комплексом для дистанционно-контролируемой когнитивно-двигательной реабилитации пациентов с использованием технологий иммерсивной виртуальной реальности «ДЕВИРТА» с функцией биологической обратной связи (БОС), который предназначен для кинезио-, эрготерапии, физической реабилитации, в частности, профилактики и коррекции широкого спектра двигательных нарушений, нейрокогнитивной, нейропсихологической и психологической реабилитации, сенсорной и психоэмоциональной реабилитации, арт-терапии, а также лечения и профилактики болевого синдрома.

Возможности VR-реабилитации активно исследуют и учёные из Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ). В частности, в стенах университета был разработан аппаратно-программный комплекс ReviVR («Ревайвер»). Это тренажер для реабилитации пациентов с нарушениями движений в нижних конечностях.

В отличие от разработчиков «Сколтеха», создатели ReviVR пошли иным путём – совместив технологии виртуальной реальности и тактильной обратной связи, создали имитацию процесса ходьбы от первого лица. Тренажёр, разработанный в стенах СамГМУ, одновременно воздействует на зрительные, тактильные и слуховые каналы восприятия человека, а также на вестибулярный аппарат. Таким образом, комплекс позволяет визуализировать процесс ходьбы для любых пациентов, в том числе и лежачих. При этом у пациента может полностью отсутствовать двигательная функция.

Все эти решения  помогают при реабилитации людей с нарушениями шагательного рефлекса, которые связаны с повреждением мозга. Как правило, это последствия инсультов, черепно-мозговых травм, деменции, рассеянного склероза, ДЦП, болезни Паркинсона и целого ряда других заболеваний мозга или психики. А тренажёр, разработанный в СамГМУ, сейчас успешно проходит испытания применения для реабилитации людей с ампутированной конечностью, а также пациентов с пониженной мотивацией к реабилитации и нарушением когнитивных функций.