Обученный нейросетью протез ноги создали в России
Студенты и ученые Центра проектной деятельности (ЦПД) Дальневосточного федерального университета во Владивостоке создали технологию, которая способна использовать нейросети в протезе нижних конечностей. Она позволит ему "учиться", подстраиваясь под пациента, сообщает РИА Новости со ссылкой на руководителя направления "Нейротехнологии" ЦПД Богдана Дмитриева.
"Нейротехнологии в медицине ставят целью изучать деятельность мозга, в том числе визуализацию его структур, его активности и способов возможного влияния на эту активность извне. Нейротехнологии в нынешних обстоятельствах в Центре проектной деятельности нацелены на использование того факта, что любые сигналы человека – сердцебиение, дыхание, мышечные сокращения – можно переводить, как и мозговые сигналы, в диагностические, управляющие. Нейротехнологии в более широком плане и в перспективе – это использование всех возможных биосигналов человека как управляющих", – пояснил эксперт.
Стандартные неактивные протезы ног, представленные сегодня рынке, имеют особую пружинную конструкцию и специально подобранные материалы, что позволяет компенсировать отталкивание ноги от поверхности. Однако при этом угол стопы не компенсируется. Это серьезно влияет как на использование устройства, так и на качество жизни человека.
По словам Дмитриева, во время разработки нового протеза преследовалась идея увеличить степень свободы при использовании протеза, восполнить физиологическую потребность изменения угла поднятия стопы, а также ее доворота. Он подчеркнул, что в работе помог программист, который сам не обладал одной ногой и пользовался протезом.
Как отметил Дмитриев, в итоге удалось придумать новую конструкцию, способную выдержать вес человека и двигаться. Устройство базируется на пяточной кости и двух пальцах. Все это является точками опоры, гарантирующими протезу устойчивость. Также в конструкции предусмотрены возможность качания стопы и компенсация отталкивания.
Такому протезу необходимо получать сигналы извне, чтобы "понимать", когда стопе надо оттолкнуться от поверхности. Данный вопрос был решен с помощью обучения нейросетей. Главный концепт управления протезом нацелили на снятие мышечных сигналов с конечности здорового человека.
"Система датчиков, которые регистрируют сразу несколько показателей, закрепляется на ноге здорового человека. Они фиксируют положение конечности в пространстве, ее ускорение, углы поворота. Также использовались миодатчики, чтобы регистрировать мышечные показатели, и датчики давления для получения информации о распределении нагрузки и прогнозирования фазы ходьбы", – пояснил Дмитриев, добавив, что нейросеть получает данные и "учится".
По его словам, подобные протезы можно будет применять не только в качестве замены конечностей, но и для терапевтических целей, что поможет людям не иметь проблем со здоровьем в будущем.