امید است که یک لباس هوشمند بتواند به طور قابل توجهی توانبخشی را پس از یک آسیب جدی نخاعی بهبود بخشد. این راهکار طی سه سال آینده توسط پژوهشگران دانشگاه  ارلانگن-نورنبرگ (FAU) با همکاری دانشگاه هایدلبرگ توسعه خواهد یافت. این فناوری قصد حرکتی فرد را تشخیص و متناسب با آن واکنش نشان می‌دهد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

آسیب‌های نخاعی در نتیجه تصادفات رانندگی یا ورزشی، تومور یا عفونت تأثیر چشمگیری بر زندگی افراد مبتلا دارد. فعالیت‌های روزمره مانند خوردن و آشامیدن، پوشیدن لباس یا بهداشت شخصی دیگر امکان‌پذیر نیست یا بسیار محدود می‌شود. با این حال، چنین آسیب‌هایی غیرقابل برگشت نیستند. برای نمونه، اگر رشته‌های عصبی بلند به طور کامل از مغز جدا نشوند، برخی از بقایای کنترل حرکتی باقی می‌مانند. پروفسور Claudio Castellini از بخش رباتیک هوشمند کمکی در FAU  توضیح می‌دهد: «در چنین مواردی شانس خوبی برای دستیابی به دست‌کم مقداری تحرک وجود دارد. پتانسیل برای بازسازی به ویژه در دوازده ماه نخست پس از آسیب بسیار است. زمانی که می‌توان نورون‌های جدید و شبکه‌های جدید ایجاد کرد».

درمان استاندارد از پتانسیل کامل استفاده نمیکند

توانبخشی عملکرد بازو و دست بیشتر مبتنی بر اجرای مکرر تمرینات حرکتی است که در آن بیماران باید برای نمونه یک استوانه را گرفته و آن را به مکان خاصی منتقل کنند. بیماران توسط درمانگران واجد شرایط یا گاهی اوقات توسط ربات‌ها پشتیبانی می‌شوند. روش‌های مورد استفاده شامل تحریک الکتریکی عملکردی (FES) و اسکلت‌های بیرونی است. Castellini توضیح می‌دهد: «اگرچه در سال‌های اخیر پیشرفت‌های بسیاری حاصل شده است، درمان‌های موجود در حال حاضر با اصول یادگیری حرکتی مطابقت ندارند. چرا که به ویژه عضلات ضعیف به اندازه کافی مورد هدف قرار نمی‌گیرند، و بیماران به طور فعال تشویق نمی‌شوند تا تمرینات حرکتی مفیدی را انجام دهند. تجربه ما نشان داده است که این منجر به کاهش مشارکت بیمار در طول زمان می‌شود. همراه با این واقعیت که اقدامات توانبخشی فعلی به اندازه کافی برای نیازها و توانایی‌های فردی بیماران تنظیم نشده است. درواقع از پتانسیل کامل برای درمان استفاده نمی‌شود».

این پوشیدنی حرکات مورد نظر را تشخیص میدهد

Claudio Castellini قصد دارد در طول سه سال آینده، با مؤسسه علوم کامپیوتر در دانشگاه هایدلبرگ و بخش توانبخشی عصبی در بیمارستان دانشگاه هایدلبرگ همکاری کند تا لباسی بسازد که امید است موفقیت درمان پس از آسیب‌های نخاعی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. Exo-Suit از یک ژاکت فشرده‌ساز، کاف بازو و دستکش تشکیل شده است و سامانه‌های پشتیبانی موجود تا به امروز مانند FES و اسکلت بیرونی را با هم ترکیب می‌کند. اما یک ویژگی خاص دارد: تشخیص حرکات مورد نظر بیماران با پشتیبانی هوش مصنوعی.

Marek Sierotowicz، کاندیدای دکترا درگیر در این پروژه، توضیح می‌دهد: «حسگرهای یکپارچه فعالیت ماهیچه‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند. الگوریتم‌ها این ورودی را می‌گیرند و از آن برای تشخیص حرکت مورد نظر بیمار و تنظیم سامانه‌های کمکی بر این اساس استفاده می‌کنند». به طور ویژه، این بدان معنی است که هوش مصنوعی سامانه FES  و اسکلت بیرونی را براساس قصد حرکتی بیمار کنترل می‌کند. تا حمایت لازم را فراهم کنند.

تشخیص قصد حرکتی، امکان درمان هدفمند را فراهم میکند

FAU بیشتر مسئول ایجاد روش‌هایی برای درک حرکات مورد نظر بیمار است. برای این کار، پژوهشگران ابتدا باید یک مدل مجازی کامل از ساختار آناتومیکی عضلات و اسکلت بسازند و آن را آموزش دهند. Sierotowicz می‌گوید: «ما آزمایش‌های اولیه خود را با افرادی که ناتوان نیستند انجام خواهیم داد و تا حد امکان داده‌ها را جمع‌آوری خواهیم کرد. هرچه هوش مصنوعی را بهتر آموزش دهیم، با اطمینان بیشتری می‌توانیم الگوهای حرکتی را تشخیص دهیم و سامانه‌های کمکی با دقت بیشتری در آینده کار خواهند کرد.» این نه تنها برای پشتیبانی دقیق حرکت ضروری است، بلکه تعامل هوشمند بین EFS و سامانه‌های رباتیک را تضمین می‌کند. تجربه نشان داده است که استفاده از FES به تنهایی نیاز به شدت بالایی از تحریک دارد و بیماران اغلب آن را ناخوشایند می‌دانند. پژوهشگران متقاعد شدند که اختراع آنها به پیشرفت قابل توجهی در توانبخشی پس از آسیب نخاعی منجر خواهد شد.

FAU از نظر هوش مصنوعی در پزشکی سرآمد است

پروژه HIT-Reha (مخفف “کنترل امپدانس انسانی برای توانبخشی متناسب”) در 1 ژوئن 2023 راه‌اندازی شد. این پروژه حدود یک میلیون یورو از بنیاد تحقیقات آلمان دریافت کرده است که 357,000 یورو به FAU اختصاص یافت. این بودجه گواهی دیگری بر تخصص ویژه FAU به عنوان مکانی برای نوآوری و مرکزی برای هوش مصنوعی در پزشکی است.

>> نظارت بر حرکات بازو پس از سکته با یک پوشیدنی مبتنی بر هوش مصنوعی

>> هوش مصنوعی و فناوری پوشیدنی

منبع: fau.eu

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»