„Podařilo se nám prokázat první úplnou nervovou kontrolu robotické chůze,“ řekl Hyungyeon Song, první autor studie a postdoktorandský výzkumník na MIT.
Většina moderních protetických končetin se spoléhá spíše na předem naprogramované robotické příkazy než na signály mozku uživatele. Pokročilé robotické technologie dokážou snímat prostředí a opakovaně aktivovat předem určený pohyb nohou, aby pomohl člověku navigovat se v tomto typu terénu.
Ale mnoho z těchto robotů funguje nejlépe na rovné zemi a mají potíže s překonáváním běžných překážek, jako jsou hrboly nebo louže. Osoba, která nosí protézu, má často malé slovo při nastavování protézy, jakmile je v pohybu, zvláště když reaguje na náhlé změny terénu.
„Když jdu, mám pocit, jako by mě někdo šel, protože algoritmus posílá příkazy motoru, a já ne.“ Hare si před několika lety kvůli omrzlinám amputoval obě nohy pod kolenem a používá pokročilou robotickou protetiku.
„Existuje rostoucí množství důkazů.“ [showing] „Když připojíte mozek k mechatronické protéze, dojde ke ztělesnění, kdy jednotlivec pohlíží na protézu jako na přirozené prodloužení svého těla,“ dodal Hare.
Výzkumníci pracovali se 14 účastníky studie, z nichž polovina podstoupila amputace pod kolenem prostřednictvím přístupu známého jako agonistické neuromuskulární rozhraní (AMI), zatímco druhá polovina podstoupila tradiční amputace.
„Co je na tom tak skvělé, je to, jak využívá chirurgické inovace vedle technologických inovací,“ řekl Connor Walsh, profesor na Harvard’s School of Engineering and Applied Science, který se specializuje na vývoj nositelných asistenčních robotů a do studie se nepodílel.
Amputace AMI byla vyvinuta tak, aby řešila omezení tradiční operace amputace nohy, která přerušuje důležitá svalová spojení v místě amputace.
Pohyby jsou umožněny tím, jak se svaly pohybují ve dvojicích. Jeden sval – známý jako excitační sval – se kontrahuje, aby pohnul končetinou, a další – známý jako antagonistický sval – se v reakci prodlouží. Například během cvičení biceps curl je biceps spouštěcím svalem, protože se stahuje, aby zvedl předloktí nahoru, zatímco triceps je antagonista, protože se prodlužuje, aby umožnil pohyb.
Když chirurgická amputace vede k přerušení svalových párů, je ovlivněna schopnost pacienta cítit svalové kontrakce po operaci a v důsledku toho je ovlivněna jeho schopnost přesně a dobře vycítit, kde se protéza v prostoru nachází.
Naproti tomu procedura AMI přepojuje svaly ve zbytkové končetině, aby replikovala cennou svalovou zpětnou vazbu, kterou člověk dostává z neporušené končetiny.
Studie je „součástí hnutí za protetické technologie nové generace, které se zabývají pocitem, nejen pohybem,“ řekl Eric Rombukas, odborný asistent strojního inženýrství na Washingtonské univerzitě, který se na studii nepodílel.
Postup AMI pro amputaci pod kolenem je pojmenován po Petr Ewing Po Jimu Ewingovi první člověk, který podstoupil tento zákrok v roce 2016.
Pacienti, kteří podstoupili Ewingovu amputaci, zaznamenali menší svalovou atrofii ve zbytkové končetině a menší fantomovou bolest, což je pocit nepohodlí v končetině, která již neexistuje.
Vědci vybavili všechny účastníky novými bionickými končetinami, které se skládají z protetického kotníku, zařízení, které měří elektrickou aktivitu z pohybu svalů, a elektrod umístěných na povrchu kůže.
Mozek vysílá elektrické impulsy do svalů, což způsobuje jejich kontrakci. Kontrakce produkují vlastní elektrické signály, které jsou detekovány elektrodami a odesílány do malých počítačů připojených k protéze. Počítače pak tyto elektrické signály převádějí na sílu a pohyb protetické končetiny.
Protetika jí dala schopnost ukazovat obě chodidla a znovu provádět taneční pohyby, řekla Amy Pietravetta, účastnice studie, která podstoupila Ewingovu amputaci poté, co utrpěla těžké popáleniny.
„To, že bylo možné mít tento druh zakřivení, to učinilo reálnějším a bylo to, jako by tam bylo všechno,“ řekl Pietrafitta.
Díky zesíleným svalovým vjemům mohli účastníci, kteří podstoupili Ewingovu amputaci, používat své bionické končetiny k rychlejší a přirozenější chůzi než ti, kteří podstoupili tradiční amputace.
Když se člověk musí odchýlit od normálních vzorců chůze, musí se obvykle více snažit, aby se obešel.
Matthew J. řekl: „Výdej energie… způsobuje, že naše srdce pracuje tvrději a naše plíce pracují tvrději… a může vést k postupné destrukci našich kyčelních kloubů nebo spodní části naší páteře,“ řekl Dr. Carty, rekonstrukční plastický chirurg z Brigham and ženská nemocnice. A první lékař, který provedl operaci AMI.
Pacienti, kteří podstoupili Ewingovu amputaci a novou protézu, se také mohli snadno pohybovat po rampách a schodech. Hladce upravili své nohy, aby se poháněli po schodech nahoru a absorbovali šok, když sestupovali.
Vědci doufají, že nová protetická končetina bude komerčně dostupná během příštích pěti let.
„Začínáme nahlížet na tuto slavnou budoucnost, kdy člověk může ztratit značnou část svého těla, a k dispozici je technologie, která tento aspekt jeho těla přebuduje na plnou funkci,“ řekl Hare.
Přátelský webový obhájce. Odborník na popkulturu. Bacon ninja. Tvrdý twitterový učenec.
