METHODS AND MEANS OF PROVIDING REHABILITATION PROCEDURES THROUGH A BIOTECHNICAL SYSTEM WITH BIOLOGICAL FEEDBACK AND A FUZZY CONTROL MODULE
Authors: Трифонов Андрей Андреевич , Петрунина Елена Валерьевна , Кузьмин Александр Алексеевич , Протасова Зейнаб Усама , Лазурина Людмила Петровна 
Published: December 2021

В статье описана реабилитационная биотехническая система с виртуальной реальностью, позволяющая модулю нечеткого управления осуществлять биологическую обратную связь путем сопоставления стимулирующих сигналов виртуальной реальности, электроэнцефалографических сигналов и электромиосигналов. Предложена рекурсивная математическая модель планирования процедур реабилитации с использованием биологической обратной связи, основанная на понятии функций «обучения» и «забывания», позволяющая планировать сеансы тренинга и прогнозировать их результаты. Разработано аппаратное, алгоритмическое и программное обеспечение биотехничекой системы реабилитации постинсультных больных с модулем нечеткого управления экзоскелетом, позволяющее адаптировать программу реабилитации постинсультных больных с функциональным состоянием конкретного пациента. Сформирована экспериментальная группа для оценки эффективности БТС-тренинга постинсультных больных с паретичными нижними конечностями. Контрольная группа формировалась виртуально на основе статистического анализа ретроспективных стратифицированных результатов реабилитации постинсультных больных посредством биотехнической системы с робототехническим устройством без использования модуля нечеткого управления. Исследование показало, что можно изменить показатели клинического исхода у пациентов с подострым и хроническим течением инсульта после 12 сеансов БТС-тренинга. Биотехничесая система с нечетким управлением робототехническим устройством позволяет осуществлять индивидуальную стратегию реабилитации постинсультных больных (включая целенаправленную тренировку ходьбы)

The article describes a biotechnical rehabilitation system with virtual reality, which allows the fuzzy control module to carry out biological feedback by comparing stimulating signals of virtual reality, electroencephalographic signals and electromyosignals. A recursive mathematical model for planning rehabilitation procedures using biofeedback is proposed, based on the concept of “learning” and “forgetting” functions, which allows planning training sessions and predicting their results. The hardware, algorithmic and software support of the biotechnical rehabilitation system for post-stroke patients with a fuzzy exoskeleton control module has been developed, which allows to adapt the rehabilitation program for post-stroke patients with the functional state of a particular patient. An experimental group was formed to assess the effectiveness of BPS training in post-stroke patients with paretic lower extremities. The control group was formed virtually on the basis of statistical analysis of retrospective stratified results of rehabilitation of post-stroke patients using a biotechnical system with a robotic device without using a fuzzy control module. The study showed that it is possible to change the indicators of clinical outcome in patients with subacute and chronic stroke after 12 sessions of BPS training. A biotechnical system with fuzzy control of a robotic device allows an individual strategy for the rehabilitation of post-stroke patients (including targeted walking training)