Бионические протезы хорошо рекламируют, и многим может показаться, что они как обычная рука, только из металла и пластика. Существующие сегодня бионические протезы по функциональности больше похожи на обычную клешню, но стилизованную под человеческую руку. Но недавно ученым удалось создать бионический протез, позволяющий контролировать каждый палец в отдельности. Для этого они прикрепили датчики непосредственно к нервам способом, позволяющим ежедневное ношение.
Проблема мелкой моторики в бионических протезах объясняется тем, что они контролируются генерируемыми сигналами при сокращении мышц руки вблизи места прикрепления. В результате этого протеза не хватает сигналов управления отдельными пальцами. Особенно тяжелый случай когда руку ампутируют выше локтя — оставшихся мышц недостаточно, чтобы контролировать каждый сустав в искусственной руке.
Команда бионика из Технологического университета Чалмерса в Швеции Макса Ортиса Каталана разработала бионическую систему, позволившую человеку с ампутацией выше локтя контролировать каждый палец роботизированной руки. О своем достижении они сообщили в стане Science Translational Medicine.
Чтобы создать больше мышечных сигналов для управления протезом, исследователи рассекли нервные пучки, несущие сигналы от мозга пациента к мышцам его плеча. Затем волокна растянули и прикрепили к новым мышцам на оставшейся руке, включая мышечную ткань, пересаженную с его бедра.Они также закрепили титановый фиксатор в кости плеча, что сделало протез более удобным, чем закрепление в стандартные крепи с гнездами.
Протезы обычно воспринимают мышечные сигналы с помощью электродов на поверхности кожи. Для нового устройства исследователи использовали более надежную технику: электроды имплантировали непосредственно на мышцы или внутри них.
Обычно это предполагает проведение проводов через кожу – такая конструкция возможна только в лабораторных условиях, а не в повседневной жизни. Но в новой системе провода проходят через титановый болт и попадают в роботизированный протез. Затем процессор использует искусственный интеллект для превращения мышечных сигналов в сигналы управления для суставов руки и кисти.
Первый и пока единственный пациент уже более трех лет использует протез в повседневной жизни, чтобы хватать предметы и разливать напитки.
«Это первый нервный протез руки, с которым пациент может вернуться домой», — говорит биоинженер Синтия Честек из Мичиганского университета, которая не участвовала в проекте.
Команда работает над оптимизацией управляемости протеза и интеграцией сенсорной обратной связи. То есть носитель протеза мог бы чувствовать то, к чему он прикасается, что значительно повысило удобство и точность управления протезом.
Тем не менее, подсоединение устройства требует серьезной операции, несущей в себе риск инфицирования. «Не все люди с ампутированными конечностями захотят, чтобы титановый винт пробил их кожу», — говорит Честек.
Кроме того, протез пока демонстрировали только один раз.»Это только один участник, но он демонстрирует впечатляющие результаты», — говорит ученый-протезист Лаура Миллер из Shirley Ryan AbilityLab в Чикаго. Ее группа планирует сотрудничать с Ортисом Каталаном по более масштабному тестированию.
По материалам: Scientific American
