211service.com
Pacjenci testują zaawansowane ramię protetyczne
Poprzez chirurgiczną zmianę układu nerwów, które normalnie łączą się z utraconą kończyną, lekarze opracowali intuicyjny sposób kontrolowania ramienia robota przez pacjentów po amputacji.
Pacjent testuje prototypową protezę kończyny opracowywaną przez DARPA. Źródło: DEKA Research and Development oraz The Rehabilitation Institute of Chicago
Todd Kuiken i współpracownicy z Instytutu Rehabilitacji w Chicago po raz pierwszy opisali tę technikę u jednego pacjenta w 2007 roku, a teraz przetestowali ją na kilku innych pacjentach. Wszyscy pacjenci mogli z powodzeniem kontrolować zaawansowaną protezę, która obejmuje zmotoryzowane ramiona, łokcie, nadgarstki i dłonie. Mogli poruszać ramieniem w przestrzeni, naśladować ruchy dłoni i podnosić różne przedmioty, w tym szklankę z wodą, delikatny krakers i pionek toczący się po stole. (Na poniższym filmie pokazano trzech pacjentów używających ramienia). Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Medycznego .
Zmotoryzowane protezy ramion, najczęściej obecnie używane, dostosowują istniejące ruchy ramion w celu kontrolowania ręki, łokcia lub nadgarstka na kończynie. Urządzenia te mogą być frustrujące i powolne: użytkownik musi świadomie napinać te mięśnie, aby wywołać ruch, a jednocześnie może być wykonywany tylko jeden ruch.
Kuiken opracował zupełnie nowy rodzaj interfejsu. Stosując zabieg chirurgiczny zwany ukierunkowaną reinerwacją mięśni, chirurdzy przenoszą nerwy, które wcześniej przekazywały sygnały z amputowanej kończyny do mięśni klatki piersiowej i ramienia. Skierowane nerwy następnie wrastają w mięśnie, które kurczą się, gdy pacjent myśli o poruszaniu utraconą kończyną. Sygnały te są odczytywane przez czujniki na protezie kończyny i przekładane na ruch.
Trzech pacjentów, którzy przeszli operację, przetestowało prototypowe ramię opracowywane przez program rewolucyjny w dziedzinie protetyki DARPA (zobacz wideo poniżej). Mogli niezawodnie sterować urządzeniem w ciągu zaledwie dwóch tygodni.
Szybkość i dokładność ruchów stanowią znaczną poprawę w stosunku do poprzednich systemów mioelektrycznych, pisze Gerald Loeb , lekarz i naukowiec na wydziale inżynierii biomedycznej i neurologii na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, w towarzyszącym artykule redakcyjnym. Jeszcze ważniejsza jest jednak łatwość, z jaką pacjenci nauczyli się wykonywać zadania wymagające skoordynowanego ruchu w więcej niż jednym stawie.
Kuiken i współpracownicy pracują nad dodaniem sensorycznej informacji zwrotnej do systemu poprzez przeszczepienie nerwów, które kiedyś przenosiły sygnały czuciowe z amputowanej ręki do mózgu. Ten rodzaj informacji zwrotnej jest szczególnie ważny przy określaniu, na przykład, ile siły należy użyć, aby chwycić szklankę bez jej stłuczenia. Naukowcy wykazali już, że pacjenci, którym przeszczepiono ten nerw, mogą odczuwać odczucia w klatce piersiowej z utraconej ręki. Ostatecznie mają na celu dodanie czujników do protez palców, które mogłyby przenosić informacje dotykowe na przeszczepione nerwy, sprawiając, że pacjent czuje się, jakby miał prawdziwą rękę.