ИИ помогает поциентам встать на ноги

Программное обеспечение искусственного интеллекта в сочетании с роботизированной упряжкой может помочь травмам позвоночника и пациентам с инсультом снова ходить. Клинические испытания продолжаются. Реабилитационные программы для травм спинного мозга или инсультов обычно проходят пациенты на беговых дорожках в постоянном темпе, а жгуты поддерживают их вес в разной степени. В новом исследовании исследователи стремились разработать систему, которая лучше подражала бы условиям, которые люди могли бы испытывать в повседневной жизни, где им приходилось двигаться в более чем одном направлении и варьировать их походки.

«Идея состоит в том, чтобы обеспечить наиболее подходящую среду для пациентов, которые будут активны во время обучения», - говорит соавтор исследования Грегуар Кортине, нейробиолог Швейцарского федерального технологического института Лозанна. «Целью этой реабилитации является то, чтобы пациенты повторяли естественную деятельность в течение длительного времени».

Rehabilitation Algorithm Helps Stroke Patients Walk Again

Ученые разработали роботизированную проводку, которая использует кабели для управления количеством силы вверх и вперед, которую чувствуют пациенты, а также позволяет им идти вперед, назад и из стороны в сторону. Эта робототехническая проводка была проконтролирована програмным обеспечением которое персонализировало мульти дирекционные усилия которые каждый пациент испытал в зависимости от их специфических проблем.

Чтобы настроить опыт пациентов, эта система основывалась на искусственной нейронной сети, где компоненты, известные как искусственные нейроны, поставляются с данными и работают вместе для решения проблемы. Нейронная сеть может затем изменить структуру связей между этими нейронами, чтобы изменить способ взаимодействия, и сеть снова пытается решить проблему. Со временем нейронная сеть узнает, какие образцы лучше всего подходят для вычислительных решений, стратегия ИИ, имитирующая мозг человека. В нейронной сети исследователи использовали примерно 120 различных переменных движений пациентов, например, как быстро они могли ходить, а затем подсчитали, какую поддержку они должны будут использовать. «Количество поддержки, которую получают пациенты, рассчитывается именно для каждого пациента», - говорит Кортине. «Если пациенты нуждаются только в такой большой гравитации, как они будут испытывать ходьбу на Луне, жгут создает лунное чувство тяжести, и если пациенты будут сильнее, это создаст, скажем, Марс-подобное чувство тяжести».

В рамках клинического испытания этой «нейробоботической платформы» исследователи экспериментировали с 26 добровольцами, выздоравливавшими от травм или инсультов спинного мозга, чья инвалидность колебалась от возможности ходить без посторонней помощи, чтобы не стоять и не ходить самостоятельно. Участники были испытаны по четырем задачам - стояли на двух отдельных пластинах, шли по прямому пути, шли по волнистой дорожке или шли по лестнице с нерегулярно расположенными ступеньками. Они либо имели, либо не имели роботизированной помощи в таких задачах.

После того, как добровольцы прошли примерно 20 метров на платформе нейробоботов, чтобы ознакомиться с аппаратом, три пациента с травмами спинного мозга, которые ранее не могли стоять самостоятельно, могли сразу после такой практики ходить с или без помощи. Четыре из 10 пациентов с травмами спинного мозга, которые ранее могли двигаться только с помощью костылей или ходунков, могли сразу после такой практики сделать это без посторонней помощи. По словам исследователей, подобные или даже превосходные результаты были обнаружены у пациентов с инсультом. Кроме того, после одночасовой тренировки с нейробоботической платформой четверо из пяти пациентов с хроническими повреждениями спинного мозга, которые ранее могли ходить только с помощью устройства, испытывали значительные улучшения, такие как увеличение скорости, говорят исследователи. Напротив, такое же количество времени на только беговой дорожке фактически нарушало способность ходить без роботизированной помощи у одного пациента.

«Поразительно, как система, которая применяет силу в направлениях, отличных от вертикальных, может сделать мир различий», - говорит Кортине. Ученые также изучают, как стимуляция спинного мозга может улучшить мобильность пациентов. Они сочетают этот подход с их нейробоботической платформой, говорит Кортине. Платформа нейробоботов будет коммерциализирована под названием Rysen, расположенной в Амстердаме Motekforce Link, а также G-Therapeutics, штаб-квартира которой расположена в Эйндховене в Нидерландах, а также в Лозанне, Швейцария. Исследователи подробно изложили свои выводы онлайн 19 июля в журнале Science Translational Medicine.