В СПбГЭТУ «ЛЭТИ» создали шлем для диагностики и коррекции когнитивных нарушений

Созданная с применением 3D-печати система комбинирует устройства для электроэнцефалографии, электростимуляции и фотобиомодуляции. Сегодня диагностика различных когнитивных нарушений проводится с помощью специальных электроэнцефалографических систем, а для терапии применяются устройства и способы неинвазивного воздействия на ткани и структуры головного мозга человека, называемые нейромодуляцией. Ученые ЛЭТИ ведут исследования, направленные на повышение эффективности аппаратуры и подходов к нейромодуляции, сообщает пресс-служба вуза.

Когнитивные нарушения — различные проблемы с мышлением, памятью и восприимчивостью — наблюдаются как у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера или синдром дефицита внимания и гиперактивности, так и у здоровых людей, например вследствие усталости или недосыпания, что приводит к трудностям с запоминанием и концентрацией.

Среди наиболее распространенных нарушений также можно выделить посттравматические стрессовые расстройства, часто сопровождаемые нарушениями поведения — внезапными вспышками гнева, депрессией, тревогой, провалами в памяти, шумом в ушах, головными болями. В последнее время различные формы когнитивных нарушений, таких как тревожные расстройства, посттравматическое стрессовое расстройство и депрессивные расстройства, встречаются у 15-20%.

Существующие терапевтические стратегии для управления этими состояниями опираются на фармакологию (антидепрессанты) и психотерапию (преимущественно когнитивно-поведенческую терапию), однако более трети пациентов с тревожными расстройствами не реагируют на традиционные методы лечения.

«Мы разработали специальный беспроводной шлем для экспресс-диагностики и коррекции различных когнитивных нарушений. Нами также разработано программное обеспечение для управления шлемом с персонального компьютера и методики проведения скрининга и терапии. В отличие от существующих аналогов этот комплекс объединяет сразу три ключевых функции — диагностику когнитивных нарушений, электростимуляцию и фотобиомодуляцию головного мозга», — рассказала заведующая кафедрой вычислительной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», профессор Юлия Шичкина.

Корпусные детали шлема выполнены на 3D-принтере. На поверхности расположены разъемы для подключения различных устройств. Для проведения стандартной процедуры скрининга мозговой активности используется мобильный беспроводной энцефалограф с сухими электродами, при этом разработанная в ЛЭТИ методика диагностики на основе электроэнцефалографии позволила в четыре раза снизить количество сухих электродов.

Второе подключаемое устройство — блок электростимуляции с соответствующими электродами. Они обеспечивают воздействие на определенные участки головного мозга, улучшая показатели различных когнитивных функций, например внимания и памяти. Третий модуль — аппаратные средства для проведения фотобиомодуляции — светоизлучающие диоды и блок управления. Фотобиомодуляция излучением определенной мощности и длины волны также является инструментом для терапии когнитивных нарушений.

Конструкция шлема позволяет настраивать электроды и светодиоды под индивидуальные особенности головы пациента. В зависимости от задач по проведению скрининга или терапии определенного нарушения расположение электродов и светодиодов может быть легко изменено. Работа системы успешно проверена в ходе ряда экспериментов на добровольцах. В целом, функционал аппарата позволит проводить мониторинг и терапию восьми широко распространенных нарушений.

Шлем снабжен аккумулятором, позволяющим функционировать в автономном режиме. Управление системой выполняется с помощью специальной программы. Шлем связывается с компьютером по интерфейсам Bluetooth и Wi-Fi. Ученые ЛЭТИ также планируют создать мобильную версию программного обеспечения.

«В результате комбинации всех трех функций шлем позволяет восстанавливать когнитивные функции за десять сеансов, и в перспективе этот срок может быть сокращен до трех. Эффект восстановления уже наблюдается после первого сеанса, но является кратковременным. В будущем, после завершения всех испытаний, мы надеемся, что подобные комплексы будут доступны медицинским организациям», — рассказала Юлия Шичкина.

Команда разработчиков подала две патентные заявки: одна представляет подход к диагностике, вторая — способ коррекции когнитивных нарушений. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru