Adaptive biotechnical system with a robotic device for the restoration of motor functions of the lower extremities in post-stroke patients
Authors: Трифонов А.А. , Филист С.А. , Петрунина Е.В. , Кузьмин А.А. , Шехине М.Т. 
Published: July 2024

Для восстановления двигательных функций нижних конечностей постинсультных больных предлагается использовать биотехническую систему с робототехническим устройством. Управление основано на анализе и классификации электромиосигналов. Робототехническое устройство регулируется модулем нечеткого управления, позволяющим поддерживать три режима реабилитации, выбирать и переключать их в зависимости от функционального состояния пациента, тем самым подбирая оптимальную программу реабилитации для текущего функционального состояния пациента. Модель управления включает три модуля нечеткого управления с соответствующими базами нечетких решающих правил и позволяет адаптировать процедуру реабилитации к функциональному состоянию пациента. Для оценки эффективности предложенного метода реабилитации в экспериментальную группу было включено 23 пациента, перенесших обострения от 25 дней до 5 лет, включая пациентов с подострым (<180 дней после обострения) и хроническим (> 180 дней после обострения) состояниями. После курса реабилитации посредством биотехнической системы с модулем нечеткого управления отмечается значительное увеличение максимумов кривой силы реакции опоры Rz на пораженной ноге в экспериментальной группе по отношению к контрольной группе. Соответственно, амплитуда переднего толчка в экспериментальной группе возрастает на 62 % (120 %), заднего толчка – на 58 % (115 %), в то время как в контрольной группе прирост амплитуды составляет соответственно 40 % (101 %) и 41 % (105 %). При этом на паретичной ноге возникают отчетливые максимумы составляющей опорной реакции Rz.

To restore the motor functions of the lower extremities of post-stroke patients, it is proposed to use a biotechnical system with a robotic device. The control is based on the analysis and classification of electromyosignals. The robotic device is controlled by a fuzzy control module, which allows maintaining three modes of rehabilitation and selecting and switching them depending on the functional state of the patient, thereby selecting the optimal rehabilitation program for the current functional state of the patient. The control model for includes three fuzzy control modules with the corresponding bases of fuzzy decision rules and allows you to adapt the rehabilitation procedure to the functional state of the patient. To assess the effectiveness of the proposed method of rehabilitation, the experimental group included 23 patients who underwent exacerbations from 25 days to 5 years, including patients with subacute (<180 days after exacerbation) and chronic (> 180 days after exacerbation) conditions. After a course of rehabilitation by means of a biotechnical system with a fuzzy control module, there is a significant increase in the maxima of the support reaction force Rz on the affected leg in the experimental group in relation to the control group. Accordingly, the amplitude of the front push in the experimental group increased by 62% (120%), the rear push by 58% (115%), while in the control group the amplitude increase was 40% (101%) and 41% (105 %). In this case, distinct maxima of the support reaction component Rz appear on the paretic leg. Keywords: fuzzy control module, post-stroke patients, robotic device, algorithm, base of fuzzy decision rules.