Исследование направления развития экзоскелетов опорно-двигательного аппарата

Авторы:

Щербина Константин Константинович — доктор медицинских наук, директор Института протезирования и ортезирования ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, Бестужевская улица, дом 50, Санкт- Петербург, 195067, Российская Федерация; е-mail: shcherbina180@mail.ru

Головин Михаил Андреевич — магистр по специальности «Техническая физика», руководитель отдела инновационных технологий технических средств реабилитации Института протезирования и ортезирования ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, Бестужевская улица, дом 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация; e-mail: golovin@center-albreht.ru

Золотухина Марина Владимировна — магистр по специальности «Техническая физика», младший научный сотрудник Института протезирования и ортезирования ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, Бестужевская улица, дом 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация

Аннотация:

Введение. Медицинская реабилитация с использованием технических средств реабилитации активно развивается. Все чаще в практике специалистов встречается использование экзоскелетов конечностей. При этом в России не существует четкого определения, что такое экзоскелет с точки зрения медицинской реабилитации и общепринятой классификации подобных устройств. В то же время для формирования медико-технических требований к экзоскелетам и другим ассистивным устройствам необходимо учитывать не только текущие технические и технологические возможности, но иметь горизонт планирования 3-5 лет для использования перспективных средств производства при изготовлении инновационной медицинской техники, в том числе и опытных образцов. Помочь в данной работе способен анализ текущих тенденций развития исследуемого класса устройств.
Цель. Определить направление развития роботизированных и мехатронных устройств восстановления двигательной активности пациентов на основе предлагаемой классификации.
Материалы и методы. Исследование проведено на основе анализа материалов научных баз ScienceDirect, elibrary.ru за период с 1997 по 2019 г. с использованием метода анализа публикационной активности по предложенным критериям. Дополнительно была собрана информация с официальных сайтов производителей.
Результаты. Получены объективные количественные данные об экзоскелетах, используемых в медицинской реабилитации или разрабатываемых для использования в рассматриваемой области. Установлено, что мобильные экзоскелеты представляют больший интерес для разработчиков (59%), чем стационарные. Экзоскелеты для нижних конечностей и таза (68%) преобладают над моделями для верхних конечностей и плечевого пояса. Доля экзоскелетов с неадаптивным управлением составляет более 56%. Ярко заметна смена парадигмы с разработки и внедрения адаптивных принципов управления на комбинированные в 2010 г., при этом с 2015 г. преобладает комбинированный принцип управления (более 66%). По вовлеченности экзоскелета в реализуемое движение выделяются пассивно-активные экзоскелеты (51,2%).
Заключение. В результате исследования показано направление развития экзоскелетов в настоящее время: пассивно-активные экзоскелеты, мобильные экзоскелеты нижних конечностей и таза, экзоскелеты с адаптивным комбинированным принципом управления.

Список цитируемой литературы:

1. Курдыбайло С.Ф., Пономаренко Г.Н., Евсеев С.П., Сусляев В.Г., Чекушина Г.В. Технические средства реабилитации для восстановления двигательной активности. — СПб. : ООО “Р-КОПИ”, 2018. — 120 с.
2. Воробьев А.А., Андрющенко Ф.А., Засыпкина О.А., Соловьева И.О., Кривоножкина П.С., Поздняков А.М. Терминология и классификация экзоскелетов // Вестник ВолгГМУ/ — 2015 (55). — №3 С.71-78.
3. Брумштейн Ю. М. Экзоскелеты: анализ направлений развития и применений в медицинских технологиях / Ю. М. Брумштейн // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии : труды XII Международной научной конференции (ФРЭМЭ’2016). — Владимир, 2016. — Книга 1. — С. 247-251.
4. URL: https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2015- 02-24/html/2015-03692.htm (Дата посещения: 30.05.2019)
5. Романов И.Д., Чернышов Е.А., Романова Е.А. Развитие и современное состояние экзоскилетов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2015. — № 9-2. — С. 243-247.
6. URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7300 (дата обращения: 07.05.2019).
7. Yeongyu P., Inseong J., Jeongsoo L., Joonbum B. (2018) A Dual-cable Hand Exoskeleton System for Virtual Reality. Mechatronics, Vol. 40, pp. 177—186.
8. Stewart A.M., Pretty C.G., Adams M., Chen X.Q. (2017) Review of Upper Limb Hybrid Exoskeletons. IFAC- PapersOnLine, Vol. 50, pp. 15169-15178.
9. Zimmerli L., Jacky M., Lunenburger L., Riener R., Bolliger M. (2013) Increasing Patient Engagement During Virtual Reality-Based Motor Rehabilitation. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, Vol. 94: pp. 1737-1746.
10. Barbuto S., Stein J. (2019) Chapter 17 — Rehabilitation Robotics for Stroke. StrokeRehabilitation, pp. 235-247
11. URL: https://www.bioniklabs.com (Дата посещения: 30.05.2019)
12. URL:https://www.rexbionics.com (Дата посещения: 30.05.2019)
13. URL: https://global.honda (Дата посещения: 30.05.2019)
14. URL: https://www.bioservo.com (Дата посещения: 30.05.2019)
15. URL: https://www.hocoma.com/us/ (Дата посещения: 30.05.2019)
16. URL: https://www.alterg.com (Дата посещения: 30.05.2019)
17. URL: https://eksobionics.com (Дата посещения: 30.05.2019)
18. URL: https://www.exoatlet.com/ru (Дата посещения: 30.05.2019)
19. URL: https://www.cyberdyne.jp (Дата посещения: 30.05.2019)
20. URL: https://gogoa.eu (Дата посещения: 30.05.2019)
21. URL: http://www.indego.com/indego/en/home (Дата посещения: 30.05.2019)
22. URL: http://www.bamateknoloji.com (Дата посещения: 30.05.2019)
23. URL: http://www.b-temia.com/homepage/ (Дата посещения: 30.05.2019)
24. URL: https://www.suitx.com (Дата посещения: 30.05.2019)
25. URL: https://rewalk.com (Дата посещения: 30.05.2019)
26. URL: http://www.wearable-robotics.com/kinetek/ (Дата посещения: 30.05.2019)
27. URL: http://www.rehab-robotics.com/index.html (Дата посещения: 30.05.2019)
28. URL: https://myomo.com (Дата посещения: 30.05.2019)
29. URL: https://symbionix.ru/ru/ (Дата посещения: 30.05.2019)
30. URL: https://meditouch.co.il (Дата посещения: 30.05.2019)
31. URL: https://www.rehatechnology.com/en/ (Дата посещения: 30.05.2019)
32. URL: http://www.hdtglobal.com (Дата посещения: 30.05.2019)
33. URL: http://motorika.com (Дата посещения: 30.05.2019)
34. URL: http://walkbot.co.kr (Дата посещения: 30.05.2019)
35. URL: http://patosopatoson.wixsite.com/roki (Дата посещения: 30.05.2019)
36. URL: https://www.ottobockus.com (Дата посещения: 30.05.2019)
37. URL: https://www.japet.eu/en/ (Дата посещения: 30.05.2019)
38. URL: https://prodromus.pl (Дата посещения: 30.05.2019)
39. URL: http://www.freebionics.com.tw (Дата посещения: 30.05.2019)
40. URL: http://www.fftai.com/index_en.php (Дата посещения: 30.05.2019)
41. URL: https://docs.google.com/spreadsheets/ d/1 Otuc72A5Hj 66u0_qAN s7soik7xmYnUO -c494sIO9T_M/ edit?usp=sharing
42. URL:http://robots.ihmc.us (Дата посещения: 30.05.2019)
43. URL:https://www.bioniklabs.com (Дата посещения: 30.05.2019)
44. URL:https://www.wandercraft.eu/en/ (Дата посещения: 30.05.2019)
45. URL:http://www.marsibionics.com (Дата посещения: 30.05.2019)
46. URL:https://www.exomed.org (Дата посещения: 30.05.2019)
47. URL: http://www.daiyak.co.jp/index.html (Дата посещения: 30.05.2019)
48. URL: https://wyss.harvard.edu (Дата посещения: 30.05.2019)
49. URL: http://www.bioeng.nus.edu.sg/EILab/index.html (Дата посещения: 30.05.2019)