Пациент сможет управлять такой рукой с помощью силы мысли. По мнению учёных, новый способ более эффективен по сравнению с другими существующими сегодня и даёт больше возможностей для управления искусственными руками.
Протезы рук, которые сегодня представлены на рынке, обычно контролируются за счёт сокращения мышц в тех частях рук, которые остались у пациента неповреждёнными. Но, как правило, человек может совершать лишь ограниченное количество движений, если его мышцы повреждены слишком сильно. Например, всего одно или два хватательных движения.
По этой причине (из-за ограниченного числа движений) до 50 процентов всех пациентов, которым пришлось ампутировать руку, отказываются от протезов.
Ситуацию может исправить новая разработка. Исследователи создали технологию протеза, в котором используются сигналы, идущие от спинного мозга к неповреждённым частям мышц – в грудной клетке или бицепсу. Благодаря такой технологии пациенты получили возможность выполнять гораздо больше действий, чем с любым другим протезом руки. Например, люди начинают сгибать и разгибать руку, вращать запястье и двигать рукой вверх и вниз.
Учёные отмечают, что для контроля новым протезом человеку необходимо думать, как он управляет иллюзорной рукой (иными словами, воображать действия, которые хочет совершить).
На снимке представлена сенсорная система и роботизированный протез, управляемый пациентом – участником исследования.
Пациент будет представлять желаемое действие (скажем, сжать два пальца вместе), а сигнал будет проходить по нервам от спинного мозга к мышцам. Затем новая сенсорная технология при помощи электронных датчиков, расположенных на поверхности кожи, "переведёт" сигналы, посылаемые от спинальных моторных нейронов, и использует их в качестве команд. То есть датчики считают эти сигналы, что позволит контролировать роботизированную руку.
В конечном счёте специалисты надеются, что в роботизированном протезе будет запрограммировано большое количество команд, которые позволят совершать множество дополнительных действий, недоступных пациентам сегодня.
"При ампутации руки также страдают нервные волокна и мышцы. В связи с этим довольно трудно получить от них полноценные сигналы для управления протезом. Мы попробовали применить новый подход – переместить фокус с мышц на нервную систему", — рассказывает доктор Фарина.
"Наша технология может более чётко фиксировать и расшифровывать сигналы, открывая больше возможностей для использования роботизированных протезов", — поясняет исследователь.
Последние могут быть более интуитивно понятны пациентам и более эффективны в использовании, считает Фарина.
Кроме того, есть и другое важное преимущество нового подхода. Например, альтернативные версии используют мозговые имплантаты (ранее мы также писал о них), которые необходимо внедрять в организм человека для управления протезом. Считывание же сигналов, идущих от спинного мозга, позволяет совмещать систему с существующими протезами рук без применения каких–либо проводов, встроенных в организм.
Исследователи провели лабораторные исследования протеза с участием шести пациентов, у которых были ампутированы руки (либо чуть выше локтя, либо чуть ниже плеча). После физиотерапевтической тренировки испытуемые смогли выполнить большое количество движений, чем это было возможно с традиционными роботизированными протезами, управляемыми мышцами. Специалисты пришли к такому выводу, сравнив свои данные с информацией, полученной в ходе предыдущего исследования "мышцеуправляемых" роботизированных протезов.
Разработчики надеются, что новый протез будет представлен на рынке в течение ближайших трёх лет. Также они планируют его последующую модернизацию.
Исследование и описание разработки опубликовано в научном издании Nature Biomedical Engineering.
Автор: Евгения Ефимова
Ссылка на источник
Journal information