گروهی از پژوهشگران Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg یا FAU به همراه بیمارستان پزشکی Heidelberg سه سال آینده را صرف توسعه یک دستگاه هوشمند برای توانبخشی خواهند کرد. این دستگاه هوش مصنوعی را با سیگنال‌های الکتریکی برای انگیزش عضلات ترکیب می‌کند تا دستگاه به حرکات دلخواه بیمار واکنش نشان دهد. بنیاد پژوهشی آلمان بودجه‌ای بالغ بر یک میلیون یورو برای طرح HIT-Reha اختصاص داده است که از این مقدار ۳۵۷ هزار یورو را به FAU خواهد داد. در ادامه این مقاله از مجله فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی به معرفی بیشتر این طرح خواهیم پرداخت.

آسیب‌های نخاعی به علت حوادث رانندگی، ابتلا به تومور یا عفونت تاثیر زیادی بر کیفیت زندگی افراد دارد. فرد به ناگاه خود را در موقعیتی می‌یابد که در آن فعالیت‌های روزانه مانند خوردن، آشامیدن پوشیدن لباس یا رسیدگی به نظافت شخصی بدون کمک سایرین ممکن نیست. حتی در صورت امکان توانایی رسیدگی فرد به این موارد بسیار محدود است. هر چند باید گفت آسیب‌های از این دست لزوما بازگشت ناپذیر نیست. به خصوص در مواردی که اعصاب بلند نخاع کامل قطع نشده است و هنوز اتصال با مغز برقرار است،‌ میزانی از توانایی حرکتی برای فرد باقیست.

در این موارد امکان بازیابی توانایی حرکتی تا حدودی ممکن است. پتانسیل بازیابی حرکت بدن تا دوازده ماه پس از آسیب نیز ممکن است. در این زمان بدن خود را ترمیم می‌کند و اعصاب جدید تولید می‌کند و شبکه عصبی جدیدی می‌سازد. برای آگاهی در مورد خاصیت نوروپلاستیسیته مغز و اعصاب بدن به این فهرست مراجعه نمایید.

درمان استاندارد دربرگیرنده همه پتانسیل بدن نیست

توانبخشی دست و بازو برپایه تمرینات تکرار شونده بدن است. در این تمرینات بیمار وزنه یا شیئی را تا موقعیت مشخصی حرکت می‌دهد. در طی تمرین یک متخصص یا ربات اسکلت بیرونی از بیمار پشتیبانی می‌کند. روش‌های به کارگرفته شده در توانبخشی شامل برانگیختگی عضلات نیز هست که در طی آن الکترودهایی انقباض عضلات را در کنار اسکلت بیرونی برعهده می‌گیرد. اسکلت بیرونی در واقع یک ارتز پشتیبان کننده و توان‌افزا با اجزای مکانیکی یا محفظه بادشونده است. در سال‌های اخیر پیشرفت‌های بسیاری در این حوزه صورت گرفته است. با این وجود بسیاری از متخصصین توانبخشی از قابلیت‌های ممکن حرکتی بدن برای درمان به طور کامل استفاده نمی‌کنند.

باید گفت که عضلات ضعیف شده بدن در طی توانبخشی به درستی هدف تمرینات قرار نمی‌گیرند. همچنین بیماران به صورت فعال برای انجام درست تمرینات تشویق نمی‌شوند. تجربه نشان می‌دهد که بیمار در طی جلسات انگیزه خود را از دست می‌دهد. در کنار این واقعیت که توانبخشی به درستی برای بیماران شخصی‌سازی نمی‌شود نشان می‌دهد که روش‌های توانبخشی نیاز به بهبود دارند.

ترکیب اسکلت بیرونی با حرکات بدن

در سه سال آینده Claudio Castellini به همراه موسسه علوم رایانه در دانشگاه Heidelberg و بخش توانبخشی عصبی بیمارستان دانشگاهی Heidelberg به توسعه یک اسکلت بیرونی می‌پردازد. امید آن می‌رود که دستگاه موفقیت درمان را در بیماران آسیب نخاعی بیشتر سازد. این اسکلت بیرونی یک ژاکت، دست‌بند و دستکش است که هوش مصنوعی از حرکات آن پشتیبانی می‌کند. هوش مصنوعی در واقع حرکات مورد نظر بیمار را تشخیص می‌دهد. به همراه حسگرهای تشخیص دهنده فعالیت عضلات الگوریتم هوش مصنوعی از داده‌های ورودی برای تشخیص حرکت مورد نظر بیمار و سپس تنظیم پشتیبانی دستگاه طبق نیاز فرد استفاده می‌کند. این گفته به این معناست که هوش مصنوعی به سامانه FES و اسکلت بیرونی می‌گوید که کدام عضلات منقبض می‌شوند و بنابراین کدام قسمت دستگاه باید رها و کدام قسمت باید محکم شود تا حرکت مورد نظر حاصل شود.

دریافت قصد بیمار به معنای توانبخشی هدفمند و روان است

FAU در ابتدا مسئول توسعه روش‌های دقیق برای درک حرکات مورد نظر بیمار بوده است. به این منظور پژوهشگران نخست باید یک مدل مجازی از ساختار عضلات و اسکلت بدن بسازند و بر اساس آن هوش مصنوعی تعلیم می‌بیند. بنابراین آزمایش‌های ابتدایی با مشارکت افرادی خواهد بود که به آسیب نخاعی مبتلا نیستند. در این مرحله تا حد ممکن اطلاعات جمع‌آوری می‌شود. هرچه مرحله تعلیم هوش مصنوعی با دقت بیشتری انجام شود تشخیص حرکات مورد نظر بیمار دقیق‌تر و ساده‌تر خواهد بود. همچنین کمک به بیمار برای حرکت بهتر انجام می‌شود. این امر نه تنها برای پشتیبانی دقیق از حرکات بیمار لازم است بلکه سبب می‌شوند شدت درمان کم‌تر شود و بیمار آسوده‌تر باشد. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که برانگیزش عضلات با پالس الکتریکی برای بیمار خسته‌کننده و ناخوشایند است. بنابراین آنان باور دارند که با این دستگاه پیشرفت بیمار در دوره توانبخشی بیشتر از روش‌های مرسوم خواهد بود.

FAU و درمان به کمک هوش مصنوعی

طرح HIT-Reha که خلاصه شده عبارت Human Impedance control for Tailored Rehabilitation می‌باشد در ماه ژوئن سال ۲۰۲۳ کلید خورد. این طرح در حدود یک میلیون یورو از German Research Foundation بودجه دریافت کرد. یک از این مقدار ۳۵۷ هزار یورو به FAU اختصاص دارد. این بودجه نشان از توانایی خاص FAU به عنوان پژوهشگاهی نوآور و مرکزی تخصصی در هوش مصنوعی است. این بخش از پژوهش‌ها توسط Claudio Castellini رهبری می‌شود. او دپارتمان هوش مصنوعی در حوزه مهندسی پزشکی را بنیان نهاده است. این دپارتمان در سال ۲۰۱۹ با رویکردی بین رشته‌ای کار خود را آغاز کرده است.

داروهای جدید خوراکی برای درمان آسیب نخاعی برای شرکت‌کنندگان سالم بی خطر و قابل تحمّل اند
ادغام هوش مصنوعی در فیزیوتراپی: انقلابی در توانبخشی

منبع:

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