Языковая система управления для парализованных больных

Видео: Шлем для управления самолетом при помощи мыслей изобрели немецкие ученые (новости)

Сегодня только в США проживает порядка 250 тысяч человек с повреждениями спинного мозга, страдающих от параличей.

Мейсам Джованлу (Maysam Ghovanloo), инженер-электротехник из Технологического института Джорджии (Атланта) с коллегами разработали беспроводное устройство, которое позволит обездвиженным людям управлять инвалидной коляской и компьютером с помощью языка (Tongue Drive System (TDS)).

Проведенные клинические испытания показали, что пациенты с тетраплегией – параличом всех конечностей успешно справляются с такой задачей. Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Система TDS состоит из электромагнита размером с чечевицу, помещенного внутрь титановой микроштанги для пирсинга языка, и внешней гарнитуры, в которой установлены беспроводные датчики, замеряющие изменения магнитного поля при движении языка. Датчики посылают сигналы в смартфон. Далее, специальная программа преобразует их в команды, управляющие курсором на экране или движением инвалидного кресла.



Устройство протестировано на 11 больных с тетраплегией и на 23 здоровых испытуемых. Всем участникам был сделан пирсинг языка. Двигая языком влево или вправо, они выполняли различные задания: кликали по объектам на экране монитора, играли в видеоигры, набирали телефонные номера, ездили в инвалидном кресле по маршрутам с препятствиями. Здоровые участники лучше выполняли упражнения с компьютером, тогда как парализованные пациенты легче справлялись с движением коляски. В таком распределении нет ничего удивительного: оно объясняется предыдущим опытом испытуемых.



Существует еще одна реабилитационная технология для людей с ограниченной способностью к движению. Она предполагает управление коляской с помощью втягивания и выталкивания воды через трубочку (sip-and-puff). Сейчас больше половины парализованных больных пользуются колясками, управление которыми основано на этом принципе. «Мы показали, что наша система управления языком почти в три раза быстрее традиционной, при этом она не уступает ей в точности», – подчеркнул Джованлу.

Могут возникнуть вопросы по поводу применения системы TDS во время еды или разговора. Разработчики учли этот момент. При речевых движениях язык перемещается вперед или назад почти точно вдоль средней линии полости рта. Поэтому управляющая система запрограммирована так, чтобы игнорировать продольные движения языка. Все команды связаны только с поперечными его перемещениями.

Что касается приема пищи, тут язык может двигаться произвольно. Поэтому, чтобы избежать неожиданных случайностей, пациенту нужно всего лишь подержать язык три секунды возле щеки, и система перейдет в ждущий режим. По окончании трапезы то же движение языка возвращает систему в рабочее состояние.

«В настоящее время парализованные люди имеют крайне ограниченные возможности для организации сколько-нибудь комфортной жизни, – говорит Джованлу. – Наше устройство позволит пациентам с такой формой инвалидности иметь большую независимость и улучшит качество их жизни, а также облегчит бремя родственников и сократит расходы семей таких больных на медицинское обслуживание».