BR24992820 — Инновационные медицинские технологий и устройства для улучшения хирургических вмешательств при протезировании и реабилитации в области ортопедии и медицинской реабилитации

Цель работы: Целью программы является разработка и внедрение инновационных медицинских технологий и устройств для улучшения хирургических вмешательств при протезировании и реабилитации в области ортопедии и медицинской реабилитации.

Актуальность работы : Эффективность программы проявляется в повышении точности и безопасности хирургических вмешательств за счёт внедрения роботизированных систем и современных алгоритмов обработки данных, улучшении реабилитации пациентов благодаря разработке экзоскелетов и протезов, а также снижении времени и затрат на лечение. Создание инновационных медицинских технологий способствует повышению качества жизни пациентов, персонализации лечения и укреплению позиций отечественных разработок на международном рынке.

Научный руководитель: Кандидат технических наук, Профессор, Ожикенов Касымбек Адильбекович

Полученные результаты: В 2025 году в рамках проекта выполнен комплекс междисциплинарных исследований, направленных на разработку роботизированных и биомедицинских систем для медицины. Разработан роботизированный ассистент хирурга с высокой точностью позиционирования, основанный на математическом моделировании и алгоритмах обратной кинематики. Создана программная система для обработки медицинских изображений и построения персонализированных 3D-моделей, обеспечивающая высокую точность сегментации. Разработан прототип экзоскелета с управлением по биосигналам, продемонстрировавший устойчивость и энергоэффективность. Реализована цифровая платформа на основе микросервисной архитектуры для мониторинга и анализа данных пациентов. Созданы интеллектуальные протезы верхних и нижних конечностей с применением методов машинного обучения и оптимизированных конструкционных решений. Полученные результаты подтверждают высокий уровень технологической готовности и перспективность внедрения разработок в медицинскую практику.

Список публикаций с ссылками на них

1. Karasheva M., Saudanbekova A., Utepbergen A., Akkulova S., Niyetkaliyev A., Ozhikenov K., Ozhiken A., Alimbayev C., Shylmyrza U., Aimukhanbetov Y. Sensor-Driven Control Strategies for Post-Stroke Shoulder Rehabilitation Exoskeletons: A Systematic Review // MethodsX. – 2025. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.mex.2025.103648.
2. Boltaboyeva A., Baigarayeva Z., Imanbek B., Ozhikenov K., Getahun A.J., Aidarova T., Karymsakova N. A Review of Innovative Medical Rehabilitation Systems with Scalable AI-Assisted Platforms for Sensor-Based Recovery Monitoring // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15. – Article 6840. – DOI: https://doi.org/10.3390/app15126840.
3. Abdikenov B., Zholtayev D., Suleimenov K., Assan N., Ozhikenov K., Ozhikenova A., Nadirov N., Kapsalyamov A. Emerging Frontiers in Robotic Upper-Limb Prostheses: Mechanisms, Materials, Tactile Sensors and Machine Learning-Based EMG Control: A Comprehensive Review // Sensors. – 2025. – Vol. 25, № 13. – Article 892. – DOI: https://doi.org/10.3390/s25133892.
4. Sergazin G., Ozhiken A., Zhetenbayev N., Ozhikenov K., Tursunbayeva G., Nurgizat Y., Uzbekbayev A., Ayazbay A.-A. Development of an Ankle Exoskeleton: Design, Modeling, and Testing // Sensors. – 2025. – Vol. 25. – Article 2020. – DOI: https://doi.org/10.3390/s25072020.
5. Akhmejanov S., Zhetenbayev N., Sultan A., Zhauyt A., Nurgizat Y., Ozhikenov K., Ayazbay A.-A., Uzbekbayev A. Design and Analysis of an Autonomous Active Ankle–Foot Prosthesis with 2-DoF // Sensors. – 2025. – Vol. 25. – Article 4881. – DOI: https://doi.org/10.3390/s25164881.
6. Aidarkhan A., Mukhamediya A., Askhatova A., Beisembekova R., Alimbayeva Z., Ozhikenova A., Ozhikenov K., Jamwal P.K. Self-supervised learning with BYOL for anterior cruciate ligament tear detection from knee MRI // MethodsX. – 2025. – Vol. 15. – Article 103664. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.mex.2025.103664.
7. Beisembekova R., Aidarova T., Boltaboeva A., Imanbek B., Ozhikenov K., Karymsakova N. AI-Driven Smart Wearable Systems for Personalized Rehabilitation Monitoring // Trauma & Ortho Kaz. – 2025. – № 76. – Article jto010. – DOI: https://doi.org/10.52889/1684-9280-2025-76-4-jto010.
8. Карымсакова Н., Ожикенов К., Бейсембекова Р., Болысбек М. Архитектура платформы медицинской реабилитации // Academic Scientific Journal of Computer Science. – 2025. – № 2. – С. 140–154. – DOI: https://doi.org/10.32014/2025.2518-1726.349.
9. Zhetenbayev N., Uzbekbayev A., Sultan A., Sergazin G., Ayazbay A. Analysing the Integration of Artificial Intelligence into Rehabilitation Ankle Joint Exoskeletons // Proceedings of I4SDG Workshop 2025 – IFToMM for Sustainable Development Goals. – Springer, Cham, 2025. – (Mechanisms and Machine Science, vol. 180). – DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-91179-8_16.
10. Akhmejanov S., Zhetenbayev N., Sultan A., Nurgizat Y., Sergazin G., Ozhikenov K. Engineering an Active Ankle-Foot Prosthesis: Conceptual Design for Enhanced Walking Dynamic // Proceedings of I4SDG Workshop 2025. – Springer, Cham, 2025. – (Mechanisms and Machine Science, vol. 180). – DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-91179-8_19.
11. Sultan A., Zhetenbayev N., Nurgizat Y., Ayazbay A., Ozhikenov K., Sergazin G. Analysis of the Lower Limb Prosthesis Market and Research of Advanced Prosthetic Methods // New Trends in Medical and Service Robotics (MESROB 2025). – Springer, Cham, 2025. – (Mechanisms and Machine Science, vol. 186). – DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-96081-9_19.
12. Akhmejanov S. et al. Foot and Ankle Prosthetics Using Artificial Intelligence: Innovative Developments and Conceptual Solutions // New Trends in Medical and Service Robotics (MESROB 2025). – Springer, Cham, 2025. – (Mechanisms and Machine Science, vol. 186). – DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-96081-9_22.
13. Zhetenbayev N., Ceccarelli M. Design and Performance Analysis of Almaty Ankle Exoskeleton V.2 // New Trends in Medical and Service Robotics (MESROB 2025). – Springer, Cham, 2025. – (Mechanisms and Machine Science, vol. 186). – DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-96081-9_23.
14. Sayat A., Nursultan Z., Aidos S., Arman U., Gani S., Ozhikenov K. Development of an Adaptive Foot Prosthesis with an Elastic Element and Shock-Absorbing Sole Without Electric Actuators // Artificial Intelligence in Healthcare (AIiH 2025). – Springer, Cham, 2025. – (Lecture Notes in Computer Science, vol. 16039). – URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-00656-1_16.
15. Sayat A., Nursultan Z., Yerkebulan N., Aidos S., Arman U., Gani S., Ozhikenov K., Asset N. Review and Comparative Analysis of Modern Knee Prostheses with Development of a Conceptual Design // Engineering Proceedings. – 2025. – Vol. 104. – Article 80. – DOI: https://doi.org/10.3390/engproc2025104080.
16. Zhetenbayev N., Ayazbay A.A., Seisenova D., Sergazin G. Modeling of an Ankle Exoskeleton with Linear Actuator in MATLAB // Mechanical Engineering Solutions (MES 2025). – Springer, Cham, 2025. – (Mechanisms and Machine Science, vol. 191). – URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-02352-0_21.
17. Айтказин М.Қ. и др. Устройство для мониторинга сердечного ритма и вариабельности сердечного ритма в реальном времени на основе PPG-датчика MAX30102 и одноплатного компьютера Raspberry Pi Zero 2 W // Авторское свидетельство № 58003. – 12.05.2025.
18. Қарасаева А.А. и др. Отслеживание частоты сердечных сокращений и мышечной активности во время упражнений с использованием PPG-датчика MAX30102 и датчика мышечной активности DFRobot SEN0213 на базе ESP32 // Авторское свидетельство № 58198. – 14.05.2025.
19. Айтказин М.Қ. и др. Устройство для мониторинга сердечного ритма в реальном времени для отслеживания движения мышцы с использованием микроконтроллера ESP32 и датчика DFRobot SEN0213 // Авторское свидетельство № 57173. – 22.04.2025.