211service.com
Ramię protetyczne, które działa jak prawdziwe
Nowa technika, która wykorzystuje pozostałe nerwy, pozwala osobom po amputacji intuicyjnie kontrolować protezę kończyny, zapewniając im znacznie lepszy poziom kontroli niż w przypadku tradycyjnych protez.
Ramię robota nowego typu reaguje na te same sygnały neuronowe, co ludzkie ramię, zapewniając użytkownikowi lepszą zręczność.
W artykule opublikowanym dzisiaj w Nazwa naukowego czasopisma medycznego , naukowcy z Instytutu Rehabilitacji w Chicago opisali procedurę chirurgicznego przeszczepu nerwów z ramienia do górnej części klatki piersiowej kobiety, która straciła rękę w wypadku motocyklowym. Skierowane nerwy następnie przekształciły się w mięsień, co wzmocniło wiadomości wysyłane niegdyś do mięśni ramienia i dłoni; sygnały te są odczytywane przez czujniki na protezie kończyny i przekładane na ruch. Pacjent rozwinął również zaskakujący stopień percepcji sensorycznej w górnej części klatki piersiowej, który według naukowców będzie kluczowy dla następnej generacji protetyki.
To zachęcające, że nawet po amputacji ta sama intencja poruszania kończyną może być wykorzystana do kontrolowania protezy kończyny w taki sam sposób, w jaki kończyna była wcześniej kontrolowana, mówi Leigh Hochberg , neurolog z Massachusetts General Hospital w Bostonie, który napisał komentarz do artykułu.
Większość sztucznych ramion jest kontrolowana przez pozostałe mięśnie w pobliżu amputowanej kończyny. Ale urządzenia mogą być frustrujące i powolne: użytkownik musi świadomie napinać te mięśnie, aby wywołać ruch, a jednocześnie może być wykonywany tylko jeden ruch. Todd laska a koledzy z Instytutu Rehabilitacji w Chicago opracowali nową, bardziej intuicyjną metodę kontrolowania protez, która wykorzystuje pozostałe nerwy, które nadal przenoszą sygnały neuronowe przeznaczone dla utraconej kończyny.
Naukowcy przeszczepili do górnej części klatki piersiowej zarówno nerwy ruchowe, jak i czuciowe, które przed amputacją przemieszczały się od barku do mięśni ramienia i dłoni. W ciągu kilku miesięcy po operacji przeszczepione nerwy wrosły w mięsień klatki piersiowej, ostatecznie wywołując drgania mięśnia barkowego, gdy pacjentka pomyślała o poruszeniu ręką lub łokciem. Następnie naukowcy zmapowali dokładny wzorzec aktywności mięśni, który występował, gdy pacjent mentalnie wykonywał określone ruchy, takie jak chwytanie lub poruszanie łokciem. Liberating Technologies, firma produkująca urządzenia protetyczne, stworzyła następnie wyspecjalizowaną protezę kończyny, która została zaprogramowana do wykrywania aktywności mięśni generowanej przez przeszczepione nerwy i wykorzystywania jej do kontrolowania ruchu zmotoryzowanego łokcia, nadgarstka i ręki.
Pacjentka była w stanie użyć nowej ręki w ciągu kilku dni, stając się czterokrotnie szybszą w testach ruchowych niż w przypadku tradycyjnej protezy. Poinformowała, że nowe urządzenie było znacznie łatwiejsze i bardziej naturalne w użyciu, a także mogła poruszać ręką, nadgarstkiem i łokciem jednocześnie. To naprawdę innowacyjne podejście, które może poprawić kontrolę, jaką mają osoby używające tych protez mioelektrycznych, mówi Robert Kirsch , zastępca dyrektora Centrum Funkcjonalnej Stymulacji Elektrycznej w Centrum Medycznym Louis Stokes Veterans Affairs w Cleveland.
Być może jednym z najbardziej ekscytujących odkryć była zaskakująco wyrafinowana zdolność sensoryczna, którą pacjentka rozwinęła w swojej klatce piersiowej. (Opisana w artykule pacjentka jako trzecia przeszła zabieg transplantacji nerwów, ale jako pierwsza przeszczepiono nerwy czuciowe oprócz nerwów ruchowych). dotykana, a ona w końcu rozwinęła słabe uczucie środkowego palca, gdy dotknęła określonej części jej klatki piersiowej.
Naukowcy twierdzą, że ta zdolność sensoryczna jest ważnym krokiem dla następnej generacji protez kończyn. Czujniki lub technologię haptyczną można umieścić w palcach ramienia robota i przekazywać sygnały do klatki piersiowej, pozwalając pacjentowi odczuć odczucie, jakie napotyka proteza kończyny. Zapewniłoby to sensoryczne sprzężenie zwrotne – nieobecne w standardowej protetyce – które pozwala nam chwycić styropianowy kubek do kawy bez zgniatania go lub odstawiania filiżanki zupy, jeśli jest zbyt gorąca. Kirsch mówi, że zamiast wykonywać polecenia jak robot, może w rzeczywistości wydawać się częścią ciała.
Inni naukowcy opracowują obecnie podobne wszczepiane urządzenia, potencjalnie umożliwiające dokładniejszy poziom kontroli. Kirsch, na przykład, opracowuje urządzenie, które zostanie wszczepione do mięśnia, aby bezpośrednio wykrywać aktywność mięśni, a następnie bezprzewodowo przesyłać sygnały aktywności do protezy, co według niego zapewni stabilniejszy sygnał wejściowy do kończyny robota.
Richard Normann , neurolog z University of Utah, który był pionierem w opracowywaniu małych matryc elektrod, które mogą rejestrować wyrafinowane sygnały nerwowe, pracuje nad urządzeniem, które po wszczepieniu do nerwu może rejestrować sygnały z poszczególnych aksonów we włóknie nerwowym, zapewniając w ten sposób bardziej zniuansowany zestaw sygnałów sterujących. Ma nadzieję, że za około dwa lata będzie miał działającą wersję do przetestowania na niektórych pacjentach Kuikena. Nie jest nierozsądne wierzyć, że osoba po amputacji może mieć ramię, w które zacznie wierzyć i którego będzie używał tak, jak istniejące ramię, mówi Normann. Oczywiście to nie jest dzisiejsza rzeczywistość, ale to już nie jest fantazja.