Шведская пациентка с ампутацией руки стала первым реципиентом костно-нервно-мышечного имплантата, который контролирует ловкий протез руки, сообщает Chalmers.
Во время новаторской операции титановые имплантаты были установлены в двух костях предплечья (лучевой и локтевой), от которых были вытянуты электроды к нервам и мышцам, чтобы извлечь сигналы для управления роботизированной рукой и для обеспечения тактильных ощущений.
Это делает его первой клинически жизнеспособной, ловкой и чувствительной протезной рукой, пригодной для использования в реальной жизни. Прорыв является частью европейского проекта DeTOP.
Новая технология имплантата была разработана в Швеции под руководством доктора Макса Ортиза, компанией Интегрум AB и Технологическим университетом Чалмерса.
Эта первая в своем роде операция под руководством профессора Рикарда Бранемарка и доктора Паоло Сассу была проведена в больнице Sahlgrenska University в рамках более крупного проекта, финансируемого Европейской комиссией в рамках Horizon 2020 под названием DeTOP.
Имплантированные электроды обеспечивают сенсорный и моторный контроль.
В обычных протезах рук используются электроды, расположенные над кожей, для извлечения контрольных сигналов из нижних мышц культи. Эти поверхностные электроды подают ограниченные и ненадежные сигналы, которые позволяют контролировать только пару грубых движений (сжатие и разжатие пальцев руки).
Более достоверную информацию можно получить, имплантировав электроды во все оставшиеся мышцы культи. Исходя из этих соображений, пациентке имплантировали в культю 16 электродов, что дает более точный контроль и возможность ловких движений.
Современные протезы рук также имеют ограниченную сенсорную обратную связь. Они не обеспечивают тактильные или кинестетические ощущения, поэтому их носитель может полагаться только на зрение при использовании протеза. Обладатели протезов не могут сказать, насколько сильно они держат объект и когда они его коснулись.
Вживляя электроды в нервы, которые раньше были связаны с потерянными биологическими датчиками руки, исследователи могут электрически стимулировать эти нервы аналогично информации, передаваемой биологической рукой. Это приводит к тому, что пациент вновь чувствует утерянные ощущения, поскольку протез оснащен датчиками, которые управляют стимуляцией нерва.
Использование в повседневной жизни.
Одним из наиболее важных аспектов этой работы является разработка технологии, доступной людям в повседневной жизни. Шведская группа Интергрум AB и Чалмерский технологический университет ранее продемонстрировали, что люди с ампутированными конечностями выше локтя с помощью аналогичной технологии могут контролировать чувствительность протеза в повседневной жизни.
Это было бы невозможно в случаях с ампутациями ниже локтя, где есть две меньшие кости, а не одна большая, как в верхней части руки. Это поставило несколько новых задач перед теми отраслями науки, которые занимаются биомеханическими разработками.
С другой стороны, в случае успеха исследований, люди с ампутированными конечностями смогут лучше контролиовать свои протезы с помощью мышц предплечья. Это обусловлено тем, что в предплечье расположено больше мышц, отвечающих за нервные команды и движения.
Если кости не используются, они ослабевают — это обычно происходит после ампутации. Пациентка следует программе реабилитации для восстановления силы в костях предплечья, чтобы иметь возможность полностью нагрузить протез руки.
Параллельно с этим , она также заново обучается контролю недостающей руки с использованием виртуальной реальности (см. видео), и в течение нескольких недель она будет использовать протез руки с увеличением нагрузок, разнообразных функций и ощущений в своей повседневной жизни. В ближайшие месяцы другим пациентам также будут имплантированы протезы нового поколения в Италии и Швеции.
«В последнее десятилетие сообщалось о нескольких новых передовых технологиях протезирования, но, к сожалению, они остались в качестве концепций исследований, используемых только в течение коротких периодов времени в контролируемой среде», — говорит д-р Ортис Каталан, руководитель лаборатории биомехатроники и нейрореабилитации, который руководил этой разработкой с самого ее начала еще 10 лет назад, первоначально работая в сфере в ампутациях выше локтевого сустава.
«Прорыв нашей технологии состоит в том, чтобы дать возможность пациентам использовать имплантированные нервно-мышечные интерфейсы для управления своим протезом, одновременно чувствуя те ощущения, что важны для них в повседневной жизни».
Надеемся, эта технология станет доступной и в других странах!
