Dự án Mindwalker (Mind-controlled orthosis and VR-training environment for walk empowering) nhằm mục đích dẫn truyền tín hiệu não trực tiếp đến bộ xương robot thay vì tủy sống qua đó khiến bệnh nhân có thể sử dụng đôi chân của mình. Quá trình phát triển của Mindwalker có sự góp mặt của nhiều nhà nghiên cứu đến từ nhiều quốc gia tại châu Âu.

Michael Ilzkovitz, điều hợp viên dự án tại Space Applications Services (VQ Bỉ) giải thích: "Mindwalker được dự trù là một dự án rất hoài bão nhằm nghiên cứu về những bước tiến để khai thác tín hiệu não nhằm mục tiêu điều khiển các thiết bị chỉnh hình tiên tiến và thiết kế cũng như sử dụng một nguyên mẫu hệ thống để chứng minh tiềm năng công nghệ."

Hệ thống sử dụng công nghệ BNCI (giao diện máy tính-não-thần kinh) nhằm chuyển đổi các tín hiệu điện não đồ (EEG) từ não hoặc các tín hiệu điện đồ cơ từ cơ vai của một bệnh nhân thành các chỉ thị điện tử. Các chỉ thị điện tử sau đó được sử dụng để điều khiển một bộ xương máyđược gắn vào 2 chân của bệnh nhân.

Mindwalking:

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm chuyển động cơ sinh học và thần kinh học tại đại học Libre de Bruxelles (VQ Bỉ) và Tổ chức Santa Lucia (Ý) đã nghiên cứu các cách thức điều khiển bộ xương máy với 2 phương pháp thực tiễn.

Phương pháp đầu tiên dựa trên một kĩ thuật được gọi là SSVEP (Steady-state Visually Evoked Potentials) - các tín hiệu phản hồi tự nhiên với những kích thích thị giác tại các tầng số nhất định, qua đó tạo ra các tín hiệu điện não đồ EEG. Tín hiệu EEG sẽ kích hoạt chỉ thị chuyển động của bộ xương máy chẳng hạn như đứng, đi bộ, đi nhanh hơn hoặc chậm hơn.

Phương pháp thứ 2 liên quan đến quá trình xử lý các tín hiệu EMG sản sinh bởi 2 vai của bệnh nhân nhằm khai thác sự phối hợp chân-tay tự nhiên khi một người đi bộ để chuyển đổi những chuyển động của tay thành các chuyển động tương thích của bộ xương máy ở chân.

Hệ thống Mindwalker cũng sử dụng một công nghệ mới được phát triển bởi công ty Medical Imaging Solutions (Đức) để đọc các tín hiệu EEG. Công nghệ này không cần đến các điện cực xâm lấn được cấy vào mô não mà dùng một chiếc mũ có điện cực gắn ngoài và bệnh nhân có thể đội một cách thoải mái.

Năng lượng và khả năng cần bằng:

Các nhà nghiên cứu tại đại học Delft và đại học Twente tại Hà Lan đã được trao nhiệm vụ chế tạo bộ xương máy. Bộ xương được yêu cầu phải chịu được sức nặng tối đa 100 kg đối với một người trưởng thành và được thiết kế để có thể phục hồi cân bằng từ các tác động bất ổn định bên ngoài chẳng hạn như một cú chạm nhẹ từ phía sau hoặc 2 bên. So với các bộ xương máy khác đã được phát triển đến nay, Mindwalker được cho là có trọng lượng nhẹ hơn cả với chỉ 30 kg chưa tính pin.

Hiệu quả năng lượng được tối ưu hóa bằng việc sử dụng các lò xo được đặt trong nhiều khớp nối, Các khớp nối có thể hấp thụ và phục hồi một phần năng lượng đồng thời giải phóng khi di chuyển. Nhóm nghiên cứu tại Hà Lan cũng sử dụng một phương pháp có tên limit-cycle walking để kiểm soát bộ xương nhằm mang lại dáng đi tự nhiên và cân bằng.

Ngoài ra, để huấn luyện cho người dùng điều khiển bộ xương máy, các nhà nghiên cứu tại Space Applications Services đã phát triển một nền tảng luyện tập thực tế ảo, cung cấp một môi trường trong đó người dùng mới có thể nhanh chóng làm quen và sử dụng bộ xương để đi lại một cách an toàn.

Hướng đến tương lai:

Một khi các cuộc thử nghiệm với người dùng khỏe mạnh được hoàn tất, hệ thống Mindwalker sẽ được chuyển đến Tổ chức Santa Lucia tại Ý để đánh giá qua các thử nghiệm lâm sàn đến hết ngày 31 tháng 3 năm nay nhằm tiếp tục cải thiện hệ thống.

Bên cạnh việc hỗ trợ cho các bệnh nhân bị chấn thương tủy sống, nghiên cứu trên cũng có thể được dùng để phục hồi sau đột quỵ, và có thể giúp các nhà phi hành gia tái tạo cơ trọng lượng sau một thời gian dài làm việc trong không gian. Dự án Mindwalker được thực hiện trong 3 năm và đã nhận được khoảng tài trợ lên đến 2,75 triệu EUR (tương đương 3,5 triệu USD) theo chương trình Seventh Framwork của EU.


Theo: Gizmag