Біонічні протези добре рекламують, і багатьом може здатися, що вони наче звичайна рука, тільки з металу та пластику. Наявні сьогодні біонічні протези за функціональністю більше схожі на звичайну клешню, але стилізовану під людську руку. Але нещодавно вченим вдалося створити біонічний протез, який дозволяє контролювати кожен палець окремо. Для цього вони прикріпили датчики безпосередньо до нервів у спосіб, який дозволяє щоденне носіння.
Проблема дрібної моторики в біонічних протезах пояснюється тим, що вони контролюються сигналами, що генеруються під час скорочення м’язів руки поблизу місця прикріплення. Внаслідок цього протезу не вистачає сигналів керування окремими пальцями. Особливо важкий випадок коли руку ампутують вище ліктя – м’язів, що залишилися, недостатньо, щоб контролювати кожен суглоб у штучній руці.
Команда біоніка із Технологічного університету Чалмерса у Швеції Макса Ортіса Каталана розробила біонічну систему, яка дозволила людині з ампутацією вище ліктя контролювати кожен палець роботизованої руки. Про своє досягнення вони повідомили в станні у Science Translational Medicine.
Щоб створити більше м’язових сигналів для керування протезом, дослідники розсікли нервові пучки, які несуть сигнали від мозку пацієнта до м’язів його плеча. Потім волокна розтягнули й прикріпили до нових м’язів на руці, що залишилася, включаючи м’язову тканину, пересаджену з його стегна. Вони також закріпили титановий фіксатор у кістці плеча, що зробило протез більш зручним, ніж закріплення у стандартні кріплення з гніздами.
Протези зазвичай сприймають м’язові сигнали за допомогою електродів на поверхні шкіри. Для нового пристрою дослідники використали більш надійну техніку: імплантували електроди безпосередньо на м’язи або всередині них.
Зазвичай це передбачає проведення дротів через шкіру — така конструкція можлива лише в лабораторних умовах, а не в повсякденному житті. Але в новій системі дроти проходять через титановий болт і потрапляють в роботизований протез. Потім процесор у протезі використовує штучний інтелект для перетворення м’язових сигналів у сигнали керування для суглобів руки та кисті.
Перший та поки єдиний пацієнт уже понад три роки використовує протез у повсякденному житті, щоб хапати предмети та розливати напої.
«Це перший нервовий протез руки, з яким пацієнт може повернутися додому», — каже біоінженер Синтія Честек з Мічиганського університету, яка не брала участі в проекті.
Команда працює над оптимізацією керованості протеза та інтеграцією сенсорного зворотного зв’язку. Тобто носій протезу міг би відчувати те, до чого він торкається, що значно підвищило би зручність та точність керування протезом.
Тим не менш, приєднання пристрою вимагає серйозної операції, яка несе в собі ризик інфікування. «Не всі люди з ампутованими кінцівками захочуть, щоб титановий гвинт пробив їхню шкіру», — каже Честек.
Крім того, протез наразі демонстрували лише один раз. «Це лише один учасник, але він демонструє вражаючі результати», — каже вчений-протезист Лаура Міллер з Shirley Ryan AbilityLab у Чикаго. Її група планує співпрацювати з Ортісом Каталаном у більш масштабному тестуванні.
За матеріалами: Scientific American
