VINIF.2025.DA065 – Hệ thống robot thông minh và thích ứng để phục hồi sau đột quỵ: Một khuôn khổ phục hồi chức năng có thể mở rộng cho các môi trường hạn chế về nguồn lực

Đột quỵ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra tình trạng khuyết tật về thể chất trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc đột quỵ là khoảng 161 ca trên 100.000 người mỗi năm, với hơn 150.000 ca được ghi nhận vào năm 2021. Trong số các khiếm khuyết liên quan đến đột quỵ, liệt nửa người – đặc trưng bởi tình trạng yếu hoặc không thể cử động một bên cơ thể – là tình trạng phổ biến nhất, ảnh hưởng đáng kể đến dáng đi và hạn chế việc thực hiện các hoạt động sinh hoạt hàng ngày. Yếu cơ làm giảm khả năng tự chủ và độc lập, khiến hơn một nửa số người sống sót sau đột quỵ cần sự hỗ trợ của các thành viên gia đình hoặc người chăm sóc để hoạt động hàng ngày.
Phục hồi chức năng hỗ trợ bằng robot đã nổi lên như một công nghệ hỗ trợ đầy hứa hẹn để thúc đẩy phục hồi chức năng ở những bệnh nhân bị khiếm khuyết thần kinh từ nhẹ đến nặng. Đặc biệt, robot bộ xương ngoài có thể cung cấp chương trình đào tạo cường độ cao, lặp đi lặp lại và thích ứng, rất quan trọng đối với khả năng dẻo dai của hệ thần kinh và phục hồi lâu dài. Các hệ thống này có khả năng thực hiện hàng nghìn lần lặp lại, củng cố các kiểu chuyển động chính xác đồng thời giảm thiểu các chiến lược bù trừ cản trở quá trình phục hồi. Mặc dù có những tiến bộ về công nghệ kể từ cuối những năm 1990, vẫn chưa có sự đồng thuận về việc sử dụng tối ưu phục hồi chức năng bằng robot cho những người sống sót sau đột quỵ. Một thách thức đáng kể nằm ở sự hiểu biết hạn chế về cơ chế phục hồi chức năng ở những cá nhân bị yếu cơ hoặc khiếm khuyết ở chân tay, khiến việc chuyển nhu cầu lâm sàng thành thiết kế robot hiệu quả trở nên khó khăn. Các giao thức trị liệu toàn cầu hiện tại để phục hồi chức năng đột quỵ thường được chia thành ba giai đoạn: (i) hỗ trợ hoàn toàn, (ii) hỗ trợ một phần và (iii) tập luyện sức bền. Tuy nhiên, hầu hết các bộ xương ngoài hiện có đều được thiết kế để chỉ hỗ trợ một giai đoạn phục hồi cụ thể. Do đó, bệnh nhân thường phải dựa vào nhiều thiết bị để hoàn thành một chu kỳ phục hồi chức năng đầy đủ, làm tăng chi phí, tính phức tạp về mặt hậu cần và thời gian đào tạo. Khoảng cách này nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết về các giải pháp robot sáng tạo, có thể thích ứng có thể giải quyết phục hồi chức năng nhiều giai đoạn trong một hệ thống duy nhất, có thể mở rộng quy mô.
Dự án này giới thiệu các giải pháp robot có thể mở rộng quy mô để giải quyết thách thức quan trọng của phục hồi chức năng nhiều giai đoạn trong bối cảnh hạn chế về nguồn lực. Bằng cách phát triển một hệ thống bộ xương ngoài thông minh có thể thích ứng với nhu cầu thay đổi của những người sống sót sau đột quỵ—từ hỗ trợ hoàn toàn đến tập luyện sức bền—dự án này định nghĩa lại các phương pháp phục hồi chức năng hiện tại. Nghiên cứu này thúc đẩy robot, AI và tương tác vật lý giữa người và robot, đồng thời cung cấp các hướng dẫn thiết kế và vận hành thực tế cho các kỹ sư và nhà trị liệu. Cuối cùng, nó cho phép phục hồi an toàn, tự chủ và hiệu quả, chuyển đổi việc chăm sóc đột quỵ từ việc phụ thuộc vào nhà trị liệu sang phục hồi chức năng có sự hướng dẫn của robot.
Mục tiêu của dự án:
• Phát triển một hệ thống phục hồi chức năng bằng robot tích hợp kết hợp bộ xương ngoài chi dưới với bộ truyền động độ cứng lai (hybrid stiffness actuators “HSA”), một thiết bị hỗ trợ trọng lượng cơ thể (body weight support “BWS”) có thể điều chỉnh lực và một xe di động, để hỗ trợ phục hồi đột quỵ và có thể mở rộng ở các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình (low- and middle-income countries “LMIC”).
• Triển khai phương thức điều khiển robot dựa trên AI và cảm biến đa phương thức kết hợp điện não đồ (electroencephalogram “EEG”), điện cơ đồ (electromyography “EMG”) và động học các khớp để giải mã ý định của người dùng theo thời gian thực và hỗ trợ chuyển động thích ứng thông qua giao diện não-máy tính (brain-computer interfaces “BCIs”) và bộ điều khiển thông minh.
• Cho phép phục hồi chức năng nhiều giai đoạn trong một hệ thống robot duy nhất, cung cấp hỗ trợ liên tục trên toàn bộ quá trình phục hồi—hỗ trợ toàn diện, hỗ trợ một phần và tập luyện sức bền—do đó giảm chi phí và cải thiện hiệu quả lâm sàng.
• Xác nhận lâm sàng hệ thống robot tại Bệnh viện Vinmec, đánh giá tính an toàn, khả năng sử dụng, kết quả phục hồi chức năng và sự tham gia của bệnh nhân trong nhóm đột quỵ đa dạng, tập trung vào khả năng tiếp cận và chấp nhận trong môi trường hạn chế về nguồn lực.
• Xây dựng năng lực cho các nhà nghiên cứu và sinh viên Việt Nam tại VinUniversity thông qua nghiên cứu thực hành, phát triển hệ thống và triển khai, đồng thời tạo ra các hướng dẫn kỹ thuật và lâm sàng để thúc đẩy việc áp dụng liệu pháp hỗ trợ bằng robot trong các hệ thống chăm sóc sức khỏe LMIC.