Разумом управляли рукой протезы, которые «чувствуют» сейчас являются частью повседневной жизни

Впервые, люди с ампутациями рука может испытывать ощущения прикосновения в виду-управляемый протез руки, который они используют в повседневной жизни. Исследование, проведенное в Новой Англии Журнале медицины сообщает о трех шведских пациентов, которые жили в течение нескольких лет, с помощью этой новой технологии-одна из наиболее интегрированных интерфейсов между человеком и машиной.

Заранее уникален: пациенты воспользовались ум-контролируемый протез в своей повседневной жизни на срок до семи лет. За последние несколько лет, они также жили с новой функцией — ощущения прикосновений в протез руки. Это новая концепция для искусственных конечностей, которое называют neuromusculoskeletal протезы — как они связаны с нервами пользователя, мышцы и скелет.

Исследования возглавил Макс Ортис Каталан, адъюнкт-профессор Технологического университета Чалмерса в сотрудничестве с Университетской больницы Салгренска Университета Гетеборга, и Интегрум АБ, все в Гетеборге, Швеция. Исследователи из Медицинского Университета Вены в Австрии и Массачусетского технологического института в США также были вовлечены.

«Наше исследование показывает, что протез руки, прикреплены к кости и контролируется вживлены электроды в нервы и мышцы, может работать гораздо точнее, чем обычные протезы рук. Мы улучшено использование протеза путем включения тактильной сенсорной обратной связи, которые пациенты используют для установления, как трудно схватить или сжать объект. С течением времени, способность пациентов различать небольшие изменения в интенсивности ощущения, улучшилась», — говорит Макс Ортис Каталан.

«Самым важным вкладом этого исследования было продемонстрировать, что этот новый вид протезирования клинически жизнеспособная замена для потерянной руке. Не важно, насколько сложный нейронный интерфейс будет, он может только приносить реальную пользу пациентам, если соединение между пациентом и протеза является безопасным и надежным в долгосрочной перспективе. Наши результаты являются продуктом многолетнего труда, и теперь мы можем, наконец, представить первый бионический протез руки, который может быть надежно контролировать с помощью вживленных электродов, а также передать ощущения пользователю в повседневной жизни», — продолжает Макс Ортис Каталан.

После получения протезов, пациенты используют их ежедневно в своей профессиональной и личной деятельности.

Новая концепция neuromusculoskeletal протез уникален тем, что он обеспечивает несколько различных функций, которые не были представлены вместе, в любой другой ортопедической технологий в мире:

• Это имеет прямое отношение к человеку нервы, мышцы и скелет.
• Это ум контролируется и доставляет ощущения, которые воспринимаются пользователем как вытекающие из отсутствующей рукой.
• Он является автономным; всю необходимую электронику находятся внутри протеза, поэтому пациентам не нужно носить с собой дополнительное оборудование или аккумуляторы.
• Это безопасный и стабильный в долгосрочной перспективе; технология была использована без отрыва от больных во время их повседневной деятельности, без контроля со стороны исследователя, и он не ограничен в замкнутом пространстве или контролируемых сред.

В новой части технологии, ощущения прикосновения, возможно, за счет стимуляции нервов, которые раньше были подключены к биологической рука до ампутации. Датчики силы, расположенные в большой палец протеза измеряют и давление, приложенное к объекту, в то время как прижимистые. Эта информация передается от больных нервов, ведущих к их мозги. Пациенты могут ощутить, когда они касаются объекта, его характеристики, и как тяжело они прессуют его, что очень важно для имитации биологической силы.

«В настоящее время датчики не являются препятствием для восстановления ощущения», — говорит Макс Ортис Каталан. «Задача состоит в создании нейроинтерфейсов, которые могут легко передавать большие объемы искусственно собранной информации в нервной системе, таким образом, что пользователь может испытывать ощущения, естественно и без усилий».

Внедрение этой новой технологии состоялась в университетской больницы Салгренска, возглавляемой профессором Рикард Бранемарк и доктор Sassu Паоло. Более миллиона человек во всем мире страдают от потери конечности, и конечная цель для исследовательского коллектива, в сотрудничестве с Интегрум АБ, является разработка широко доступный продукт соответствующ для как многие из этих людей, насколько это возможно.

«Сейчас пациенты в Швеции принимают участие в клинических испытаний этой новой технологии протезирования ампутация руки», — говорит Макс Ортис Каталан. «Мы ожидаем, что эта система станет доступным за пределами Швеции в течение нескольких лет, и мы также вносим значительный прогресс по аналогичной технологии для протезов ног, которые мы планируем имплантата в первый пациент в этом году».

Подробнее о: как работает технология

Имплантационная система для протеза называется e-Опра и базируется на системе Опра имплантат, созданный Интегрум АБ. Имплантационная система закрепляет протез на скелет в культю ампутированной конечности, этот процесс называется остеоинтеграция (остеоинтеграции = кость). Электроды, имплантированные в мышцы и нервы внутри ампутационными культями, и E-Опра система посылает сигналы в обоих направлениях между протезом и мозгом, просто как в биологическом руку.

Протез контролировать разум, через электрические мышцы и нервные сигналы, посылаемые через пень руку и захватил электродов. Сигналы передаются в имплантат, который проходит через кожу и соединяется с протезом. Сигналы, которые затем интерпретируются встроенной системой управления, разработанных учеными. Система управления достаточно мал, чтобы поместиться внутри протеза и обрабатывает сигналы, используя сложные алгоритмы искусственного интеллекта, в результате чего сигналы управления движениями протеза руки.

Возникают тактильные ощущения от датчиков силы в протез пальца. Сигналы от датчиков преобразуются системой управления в протезах в электрические сигналы, которые направляются для стимуляции нерва в обрубок руки. Нерва приводит к мозг, который затем воспринимает уровни давления на руку.

В neuromusculoskeletal имплантат может подключаться к любому коммерчески доступного протеза руки, позволяя им работать более эффективно.

Подробнее о: как искусственные ощущения испытывает

Люди, которые теряют руки или ноги часто испытывают фантомные ощущения, как будто недостающая часть тела остается, хотя и не физически. Когда датчики силы в протез большого пальца реагируют, пациенты в исследовании чувствуете, что это ощущение приходит со своей призрачной рукой. Именно там, где на призрачной рукой варьируется между пациентами, в зависимости от того, что нервы в пень получать сигналы. Самый низкий уровень давления можно сравнить касаясь кожи кончиком карандаша. Поскольку давление повышается, чувство становится сильнее и все более ‘электрический’.

Подробнее о: исследования

Настоящее исследование касается пациентов с выше локтя, и эта технология близка к тому, чтобы стать готовым продуктом. Исследовательская группа работает параллельно с новой системой для ампутации ниже локтя. В этих случаях, вместо одной большой кости (плечевой кости), есть два небольших костей (лучевой и локтевой) к которому имплантат должен быть закреплен. Группа также работает над адаптацией системы для протезов ног.

В дополнение к приложениям в протезирование, постоянный интерфейс между человеком и машиной обеспечивает принципиально новые возможности для научных исследований в том, как человеческий мышечной и нервной систем.

Доцент Макс Ортис Каталан возглавляет Биомехатроника и нейрореабилитации лаборатории Чалмерс университет технологий и является в настоящее время создание нового центра бионике и боли исследованиями в университетской больницы Салгренска в тесном сотрудничестве с технического университета Чалмерса в Гетеборге, где эта работа будет дорабатываться и клинически внедрена.

Исследование было профинансировано Фондом Promobilia, в IngaBritt и Исследовательский фонд Арне Lundbergs, Вестра-Геталанд области (Альф гранты), винновых, шведский научно-исследовательский совет и Европейский Совет по научным исследованиям.

сделать разницу: спонсорские возможности