

Мехатронный экзоскелет кисти для реабилитации после инсульта
https://doi.org/10.17587/mau.25.101-107
Аннотация
Представлены результаты разработки прототипа функционального макета мягкого экзоскелета кисти, входящего в состав роботизированного комплекса для восстановления функции верхней конечности пациентов после перенесенного инсульта. Использование макета позволит проводить терапию на основе смешанного подхода, реализующего как помощь при реализации самостоятельных движений кисти пациента, так и полное их выполнение с использованием данных о ее перемещении, регистрируемых во время реабилитационных процедур. Представлен сравнительный и количественный анализ двух вариантов прокладки тросовой системы, приводящей в движение кисть и пальцы пациента. Для определения наилучшего варианта прокладки тросов было проведено параметрическое исследование совершаемой работы и времени сгибания одного пальца в зависимости от вариантов прокладки с учетом и без учета нагрузки. В первом варианте тросы прокладывались мелкими стежками порядка одного сантиметра вдоль нижней поверхности пальца. Во втором варианте трос проходил сквозь перчатку в местах естественного крепления сухожилий к костям. Тестирование проводилось на указательном пальце расслабленного здорового человека. В начальный момент времени рука занимала положение вдоль тела, пальцы полностью разжаты, при этом на дистальной фаланге закреплялся груз. Время сгибания пальца определялось датчиком касания, закрепленным на ладони. Результаты экспериментальных исследований показали, что тросы с минимальным числом точек крепления к основе экзоскелета в местах естественного закрепления сухожилий к костям дают максимальные усилия и обеспечивают достижение наибольшего диапазона возможных положений фаланг пальцев. Также представлены результаты исследований развиваемых усилий со стороны устройства на пальцы здорового человека, которые позволяют сделать вывод о возможности его использования в реабилитационных целях.
Об авторах
Е. И. БорзенкоРоссия
Д-р техн. наук, ст. науч. сотр.
Д. С. Жданов
Россия
Канд. техн. наук, зав. лабораторией.
Р. Е. Макаров
Россия
Лаборант.
А. И. Селезнев
Россия
Мл. науч. сотр.
В. Утукин
Россия
Мл. науч. сотр.
А. Ш. Буреев
Россия
Науч. сотр.
Список литературы
1. Ма-Ван-дэ А. Ю., Витковский Ю. А., Ширшов Ю. А. Эпидемиологические аспекты и факторы риска развития ишемического инсульта // Забайкальский медицинский вестник. 2022. № 2. С. 41—52.
2. Чуян Е. Н., Бирюкова Е. А., Бабанов Н. Д. Двигательная реабилитация пациентов с нарушениями моторики верхних конечностей: анализ современного состояния исследований (обзор литературы) // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2019. № 1. С. 163—178.
3. Stinear C. M., Lang C. E., Zeiler S., Byblow W. D. Advances and challenges in stroke rehabilitation // The Lancet Neurology. 2020. N. 19 (4). P. 348—360.
4. Пилипенко Е. Б., Баранова В. В. Современные нейрореабилитационные стратегии коррекции двигательных нарушений после перенесенного инсульта // Дневник науки. 2019. № 12 (36). С. 6.
5. Карасева И. А., Добровольская Л. Е., Кузьмин М. А., Бобков В. В. Физическая реабилитация пациентов с острым нарушением мозгового кровообращения // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. 2020. № 2. С. 51—53.
6. Khat’kova S. E., Nikolaev E. A., Pogorel’tseva O. A., Pavlova O. G., Roschin V. U., Kotlyarov V. V. Motor rehabilitation of the spastic paresis and proprioceptive disorders of the upper limb after focal CNS lesion (case report), Russian Medical Inquiry. 2021. Vol. 5, N. 10. P. 674—682 (in Russian).
7. Алисейчик А. П., Орлов И. А., Колесниченко Е. Ю., Павловский В. Е., Павловский В. В., Платонов А. К. Реабилитационный экзоскелет БиоМех: модели, управление, конструкция, эксперименты // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 10. С. 670—677.
8. Лавровский Э. К., Письменная Е. В. О походках оператора в пассивном экзоскелете нижних конечностей при использовании режима закрепленного колена // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21, № 1. С. 34—42.
9. Gassert R., Dietz V. Rehabilitation robots for the treatment of sensorimotor deficits: a neurophysiological perspective // Neuroeng Rehabil. 2018. Vol. 15, N. 1. P. 46.
10. Baniqued P. D. E., Stanyer E. C., Awais M., Alazmani A., Jackson A. E., Mon-Williams M. A., Mushtag F., Holt R. J. Brain-computer interface robotics for hand rehabilitation after stroke: a systematic review // Neuroeng Rehabil. 2021. Vol. 18, N. 15.
11. Борзенко Е. И., Жданов Д. С., Макаров Р. Е., Утукин В. М. Разработка троссовой системы кистевого экзоскелета для восстановления утраченной функции конечности // Сборник трудов XX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2023. С. 287—289.
12. Мальцева М. Н., Шмонин А. А., Мельникова Е. В., Иванова Г. Е. Эрготерапия. Роль восстановления активности и участия в реабилитации пациентов // Consilium Medicum. 2017. № 19 (2.1). С. 90—93.
13. Саттарова Д. Б., Усманходжаева А. А., Высогорцева О. Н., Аллаева М. Д., Мавлянова З. Ф. Эрготерапия как составная часть реабилитации пациентов после инсульта // Academy. 2020. № 4 (55).
14. Fugl-Meyer A. R. Post-stroke hemiplegia assessment of physical properties // Scand J Rehabil Med Suppl. 1980. Vol. 7. P. 85—93.
15. Волков Н. И., Миловзоров В. П. Электромашинные устройства автоматики. М.: Высшая школа. 1986. C. 335.
Рецензия
Для цитирования:
Борзенко Е.И., Жданов Д.С., Макаров Р.Е., Селезнев А.И., Утукин В., Буреев А.Ш. Мехатронный экзоскелет кисти для реабилитации после инсульта. Мехатроника, автоматизация, управление. 2024;25(2):101-107. https://doi.org/10.17587/mau.25.101-107
For citation:
Borzenko E.I., Zhdanov D.S., Makarov R.E., Seleznev A.I., Utukin V., Bureev A.Sh. Mechatronic Hand Exoskeleton for Rehabilitation after Stroke. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2024;25(2):101-107. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.25.101-107