211service.com
Protetyka, którą poczujesz
Nowa technika chirurgiczna stworzona przez naukowców z MIT może sprawić, że protezy kończyn będą działać w sposób bardziej zbliżony do naturalnych. Za pomocą przeszczepów mięśni i informacji zwrotnej z istniejących nerwów, osoby po amputacji będą w stanie wyczuć, gdzie w przestrzeni znajdują się ich protezy i poczuć, jaka siła jest na nie przykładana.
Ten rodzaj systemu może pomóc w zmniejszeniu tempa, z jakim pacjenci decydują się na odrzucenie protezy kończyn, która wynosi około 20 procent.
Mówimy o radykalnej poprawie opieki nad pacjentem, mówi Hugh Herr, SM ’93, profesor sztuk i nauk o mediach oraz starszy autor badania. Dodaje, że do tej pory nie istniała żadna solidna metoda neuronowa, która pozwoliłaby osobie używającej protezy po amputacji kończyny wyczuć, gdzie proteza znajduje się w przestrzeni lub wyczuć przyłożone do niej siły.
W nowym badaniu, które pojawiło się w Nauka Robotyka , naukowcy wykazali na szczurach, że ich technika generuje czuciowe sprzężenie zwrotne z mięśni i ścięgien do układu nerwowego, które powinny być w stanie przekazać informacje o umiejscowieniu protezy kończyny i przyłożonych do niej siłach. Teraz planują rozpocząć wdrażanie tego podejścia u ludzi po amputacji, w tym Herr, którego nogi zostały amputowane poniżej kolana, gdy miał 17 lat.
Operacja ma na celu przywrócenie niektórych fizycznych podstaw propriocepcji, poczucia własnej pozycji i ruchu ciała. Większość mięśni kontrolujących ruch kończyny występuje w parach zwanych agonistami i antagonistami: jeden mięsień rozciąga się, gdy drugi się kurczy, a oba wysyłają informacje sensoryczne z powrotem do mózgu. Bez tych par mięśni, które są przecięte podczas konwencjonalnej amputacji, ludzie używający sztucznych kończyn nie mają możliwości wykrycia, gdzie te kończyny się znajdują.
Muszą wizualnie podążać za swoimi rękami lub kończynami, ponieważ nie ma żadnej informacji zwrotnej z urządzenia lub kikuta, która mówi mózgowi, gdzie znajdują się ich protezy kończyn w przestrzeni, mówi Shriya Srinivasan, absolwentka programu Harvard-MIT w Nauki o zdrowiu i technologia (HST) i główny autor artykułu.
Jednak nawet po przecięciu mięśni nerwy, które wysyłały sygnały do amputowanej kończyny, pozostają nienaruszone u wielu osób po amputacji. Te ocalałe nerwy są kluczem do nowego systemu: można je połączyć z parami mięśni przeszczepionymi z innej części ciała oraz z systemem kontroli, który obecnie rozwija się w laboratorium Herr's, w skład którego wchodzi mikroprocesor, który przełoży sygnały nerwowe na instrukcje poruszania Kończyna protetyczna.
Kiedy mózg wysyła sygnały instruujące kończynę, aby się poruszała, jeden z przeszczepionych mięśni skurczy się, a jego agonista wydłuży się, zapewniając neuralną informację zwrotną, która pozwala pacjentowi wyczuć, gdzie znajduje się kończyna w przestrzeni.
Korzystając z tych ram, pacjent nie będzie musiał zastanawiać się, jak kontrolować sztuczną kończynę, mówi Herr. Kiedy pacjent wyobraża sobie poruszanie kończyną fantomową, sygnały będą wysyłane nerwami do chirurgicznie skonstruowanych par mięśni. Wszczepione elektrody mięśniowe będą następnie wykrywać te sygnały w celu sterowania syntetycznymi silnikami w protezie zewnętrznej.