Для бионических протезов предпочтительным источником управления являются остаточные мышцы культи. Это связано с тем, что пациенты могут произвольно сокращать мышцы, а электрическая активность, возникающая при их сокращении, может быть использована для того, чтобы сообщить протезу руки, что нужно делать, например, закрыть или открыть ладонь.
Основная проблема при более высоких уровнях ампутации, заключается в том, что остается не так много мышц, чтобы управлять множеством роботизированных суставов, необходимых для реального восстановления функции руки и кисти.
Под руководством профессора Макса Ортис-Каталана, руководителя отдела нейропротезирования в австралийском Bionics Institute в Мельбурне, команда инженеров и хирургов со всего мира разработала новый вид интеграции протеза, благодаря чему шведская пациентка с ампутацией Карен получила бионический протез, почти такой же функциональный, как рука, которую она потеряла в результате несчастного случая на ферме. Более того, он выдерживает постоянное ежедневное использование в течение более чем 3 лет.
"Карен стала первым человеком с ампутацией верхней конечности ниже локтя, получившим эту новую концепцию высокоинтегрированной бионической руки, которая может использоваться самостоятельно и надежно в повседневной жизни, - сказал Ортис-Каталан. - Тот факт, что она смогла комфортно и эффективно использовать свой протез в повседневной деятельности на протяжении многих лет, является многообещающим свидетельством потенциальных возможностей этой новой технологии по изменению жизни людей, столкнувшихся с потерей конечности".
Крепление и управление протезами остаются двумя серьезными препятствиями в этой области медицины. Чтобы решить эти проблемы, ученые разработали человеко-машинный интерфейс, позволяющий удобно прикрепить искусственную конструкцию к скелету пациента с помощью процесса остеоинтеграции. Затем можно будет подключить электроды, имплантированные в нервы и мышцы, чтобы подключиться к нервной системе организма.
Остеоинтеграция - это непосредственная структурная и функциональная связь между живой костью пациента и искусственным имплантатом. Это была сложная процедура, требующая выравнивания и одинаковой нагрузки на лучевую и локтевую кости, что ограничивало пространство вокруг них для других необходимых компонентов.
"Биологическая интеграция титановых имплантатов в костную ткань открывает возможности для дальнейшего совершенствования ухода за ампутированными пациентами, - говорит Рикард Бронемарк, доцент Gothenburg University и основатель компании Integrum, занимающейся разработкой биотехнологических имплантатов. - Сочетая остеоинтеграцию с реконструктивной хирургией, имплантированными электродами и ИИ, мы сможем восстановить функции человека беспрецедентным образом. Уровень ампутации ниже локтя сопряжен с особыми трудностями, и достигнутый уровень функциональности является важной вехой в области современных реконструкций конечностей в целом".
Исследовательской группе удалось разработать нейромышечно-скелетный имплантат, который мог подключаться к нервной системе в ограниченном пространстве. Хирурги из Sahlgrenska University Hospital изменили положение нервов и мышц Карен, чтобы они могли передавать протезу оптимальную информацию о двигательном контроле.
«Сейчас Карен использует примерно те же нейронные ресурсы для управления протезом, что и для своей отсутствующей биологической руки», — сказал Ортис-Каталан.
Протез позволяет выполнять повседневные задачи, связанные с нагрузкой и контролируемыми движениями, например, держать наполненные чашки или застегивать молнии, а также значительно уменьшает фантомные боли с которыми Карен.
"Мне казалось, что моя рука постоянно находится в мясорубке, что создавало высокий уровень стресса, и я вынуждена была принимать большие дозы различных обезболивающих, - говорит она. - Для меня эти исследования значат очень много, поскольку они позволили мне жить лучше".
В исследовании использовались протезы Mia Hand итальянской компании Prensilia и MyoHand Variplus Speed немецкой компании Ottobock, Карен могла свободно использовать любой из протезов в повседневной жизни.
Исследование финансировалось фондом Promobilia, фондом ИнгиБритт и IngaBritt and Arne Lundbergs, а также Swedish Research Council. Работа "A highly integrated bionic hand with neural control and feedback for use in daily life" была опубликована в журнале Science Robotics.
Комментарии
(0) Добавить комментарий