Экзоскелет наоборот: ученые НГТУ НЭТИ создают высокотехнологичные ходули для восстановления людей после травм или инсульта

Новосибирский государственный технический университет НЭТИ вошел в программу Минобрнауки России «Приоритет 2030». Стратегическая цель НГТУ НЭТИ — достичь лидерства и технологического превосходства в Сибири и России по трем приоритетным направлениям, одним из которых стал стратегический проект «Новые инженерные решения и искусственный интеллект для биомедицины».

В рамках этого стратегического проекта на базе НГТУ НЭТИ планируется создать сразу две новые разработки, нацеленные на реабилитацию людей. Руководитель этих разработок — доцент кафедры проектирования технологических машин и кафедры теоретической и прикладной информатики Алексей Цыгулин.

Одна из разработок, над которой работает команда Алексея Цыгулина, — это тракционный стол с пневматическими приводами. Стол предназначен для растягивания позвоночника человека.

«С течением времени позвоночник сжимается, даже если не прилагать никаких к нему нетипичных усилий. Если же это спорт или какие-то травмы, то сжимается он еще и неравномерно. Более того, проблема больше проявляется с возрастом. То есть чем старше человек — тем сложнее проблемы. Что мы предлагаем: это некая плоская, похожая на кровать конструкция, где за конечности крепится человек и растягивается», — рассказывает Алексей Цыгулин.

По его словам, особенность разработки заключается в возможности управлять вектором нагрузки. Через компьютер задается программа, которая не растягивает тело на несколько сантиметров, а прикладывает усилие на определенное количество ньютонов. Это позволяет человеку сопротивляться и выбирать удобную позицию.

«Мы обеспечиваем это за счет пневматического привода: пневмопружины, настраиваемой компьютером. Весь процесс происходит под руководством программы. Мы можем точно и дозировано выбирать векторы усилия и их изменения. Если у человека болит спина, то за 4—5 сеансов эта проблема уходит. Прямых аналогов у разработки нет. Сейчас у нас есть работающая машина-демонстратор. Наша задача — довести ее до удобного использования, и нам нужны медицинские методики. В идеале — нужно провести клинические испытания», — добавил Цыгулин.

Еще одна разработка команды Алексея Цигулина — реабилитационная машина после инсульта и травм позвоночника.

«Мы предполагаем сделать некий экзоскелет наоборот. То есть мы закрепляем человека в машине, которая представляет собой спину и ноги. И далее машина выполняет движения, характерные для ходьбы. Утверждается, что в этом случае восстановление идет в два раза быстрее. Это тоже известная медицинская практика. Мы можем имитировать достаточно точно ходьбу, в отличие от зарубежных аналогов, где ногами человека управляют ассистенты», — говорит руководитель разработки.

Разработка ученых НГТУ НЭТИ позволяет равномерно распределять нагрузку на суставы и мышцы пациента, что ускоряет восстановление в два раза.

«Мы уже разработали эскизный проект, посчитали силы, траектории движения, закупили электроприводы. В 2022 году мы начнем проектировать конкретные детали, заказывать их или изготавливать. Возможно, в дальнейшем мы пойдем по пути прототипирования. Это важно, потому что там кинетическая схема будет нетривиальной. К лету шевелящийся макет мы должны уже собрать», — говорит Алексей Цыгулин.

По его словам, федеральная программа «Приоритет 2030» позволит команде привлечь партнеров и рассказать о решении проблем с опорно-двигательным аппаратом.

«Нас уже включили в программу, нам выдали лабораторию, мы закупили электроприводы, наладили взаимодействие с Техноцентром, чтобы изготавливать какие-то элементы, закупили ПО. Проект движется, результатов пока мало, но работа ведется достаточно активно. Сейчас мы ищем медицинских партнеров. Запрос на такие вещи существует, цена у приборов очень высока. Мы же хотим сделать наши машины существенно дешевле», — сообщил руководитель разработки.