שבץ מוחי הוא אחד הגורמים המובילים לנכות לא טראומטית ברחבי העולם, המשפיע על יותר מ-15 מיליון אנשים מדי שנה, כאשר כשלושה רבעים חווים ליקויים תפקודיים ארוכי טווח. זה עושה את זה חיוני לפתח תוכניות שיקום ארוכות טווח שיכולות לקדם למידה מחדש מוטורית, לשפר את הפלסטיות העצבית ולשחזר את התפקוד המוטורי היומיומי. שיקום בעזרת רובוט, המשלב מדעי המוח, ביומכניקה ומערכות בקרה מתקדמות, מתגלה כגישה מבטיחה ביותר.
בשנים האחרונות, רובוטי שיקום מסוג חיצוני המאפשרים אינטראקציה מבוזרת על פני מספר מפרקים, צברו פופולריות עקב שיפורים נוספים ביכולות המוטוריות של הגפיים העליונות. כמה דוגמאות בולטות לרובוטים כאלה כוללות ArmeoPower, ANYexo ו-EXO-UL8. הם מפעילים אסטרטגיות בקרה המייעלות התערבות רובוטית וממקסמות את השתתפות המטופל הפעילה. עם זאת, מעט מערכות קיימות משלבות בו-זמנית זיהוי כוונות תנועה, יצירת מסלול רצוי והתאמה אישית של רמת הסיוע לשיקום נוירולוגי יעיל ויעיל.
בחידוש, צוות חוקרים מסין, בראשותו של פרופסור זנג-גואנג האו ממעבדת המפתח של המדינה למערכות בינה מלאכותית רב-מודאלית (MAIS), המכון לאוטומציה, האקדמיה הסינית למדעים, פיתחו את CASIA-EXO, שלד חיצוני של הגפה העליונה, והציעו אסטרטגיית בקרה מרגשת ללמידה מוטורית בחולי שיקום עצבי לאחר שבץ מוחי. הממצאים החדשים שלהם פורסמו בכרך 12, גיליון 8 של IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica ב-20 באוגוסט 2025. הצוות כולל את החוקרים צ'ן וואנג וליאנג פנג מ-MAIS.
לדברי פרופ' הו, "CASIA-EXO הוא ביומימטי של חמש דרגות חופש שלד חיצוני זֶה מורכב שלושה מפרקים סיבוביים המאמצים סידור אלכסוני ושני מפרקים סיבוביים מיקום משותף בשרשרת סדרתית. הדינמיקה שלו מעוצבת וליניארית כדי לזהות פרמטרים לא ידועים המוטבעים במנגנוני הכתף, המרפק ושורש כף היד."
בעקבות המודל, החוקרים מציעים אסטרטגיית שליטה חדשה של מטופל בתוך הלולאה לאימון שיקום להתאוששות מוטורית לאחר שבץ.
"זה מורכבs של תכנון מסלול מבוסס כוונות והתאמת התערבות מבוססת ביצועים. בעוד כוונה מבוססת מתנד הערכה quanמקשרת את דרישת האימון המשתנה בזמן ומשלבת את החוקים הבלתי משתנים בדפוסי תנועה נורמליים לתוך יצירת המסלולים הרב-מפרקים, ההתאמה מבוססת הביצועים שינוי אלגוריתםרמות הסיוע וההתנגדות במהלך השיקום בעזרת רובוט, שיכולות לשפר את ההשתתפות הפעילה של נבדקים עם רמות ליקוי שונות." מסביר ד"ר וואנג.
צוות המחקר ערך ניסויים שונים כדי להדגים את היעילות של המערכת המוצעת שלהם, שבה 10 נבדקים בריאים ישבו על כיסא עם זרועם הדומיננטית יחד עם CASIA-EXO והעבירו את קופסאות העץ ואז החזירו אותם באמצעות תצוגת מציאות מדומה. הם גילו כי אסטרטגיית הבקרה החדשה שלהם איפיינה בהתמדה את מסלול האימון ואת רמת ההתערבות בהתאם לדרישות והיכולות המוטוריות המשתנות של הנבדק, והקלה על שיקום בעזרת רובוטים במעגל סגור. כתוצאה מכך, שיתוף הפעולה ההדוק בין תכנון מסלול והתאמת התערבות יכול לסייע ללמידה מחדש מוטורית ולהחלמה תפקודית בחולים עם ליקויים מוטוריים באופן טבעי ככל האפשר.
פריצת דרך זו מדגישה את הפוטנציאל של CASIA-EXO לספק שיקום בטוח יותר, חכם יותר ומותאם אישית יותר עבור נפגעי שבץ מוחי.
