Создан новый протез руки, контролируемый мозгом

Протез руки, который соединяется непосредственно с костью, мышцами и нервами, стал реальностью.

Шведские ученые впервые соединили роботизированный протез таким способом, открыв новую эпоху в протезировании конечностей.

Руку, которая контролируется имплантируемым нервно-мышечным интерфейсом, первый пациент получил в январе 2013 года.

Статья с анализом короткого опыта использования этого протеза была на днях опубликована в журнале Science Translational Medicine.

Ведущий автор исследования Макс Ортиз-Каталан (Max Ortiz-Catalan), научный сотрудник Технического университета Чалмерса в Гетеборге, говорит, что их работа уже вышла за пределы лабораторных опытов, и сегодня технология позволяет пациентам бороться с реальными жизненными трудностями.

Пациент, о котором идет речь, потерял свою руку 10 лет назад. До установки новой роботизированной руки он пользовался другим умным протезом, который был связан с нервной системой через кожные электроды. Эта система контроля была ненадежной, что ограничивало использование протеза в повседневной жизни. Как результат, многие пациенты отказывались от нее вообще.

Союз тела и машины

Новая имплантируемая система содержит титановые соединения, которые монтируются непосредственно на костях руки – это процесс называют оссеоинтеграцией. Такое соединение очень стабильно и надежно.

Доктор Ортиз-Каталан поясняет суть нового изобретения: «Искусственная рука напрямую соединяется со скелетом, что гарантирует нам механическую стабильность. Затем биологическую контрольную систему человека, которая состоит из мышц и нервов, соединяют с машинным интерфейсом при помощи нервно-мышечных электродов. Это создает тесный союз тела и машины; союз биологии и мехатроники».

Соединение электродов напрямую с нервами и мышцами означает, что пациенты смогут контролировать свои протезы с природной легкостью и высокой точностью. Таким протезом можно не только брать чашку, но и работать с мелкими и хрупкими предметами.

Несмотря на близость между электродами и нервами, активность других мышц не мешает работе устройства. Поэтому пациент в состоянии совершать своей механической рукой любые движения, не опасаясь, что может дрогнуть или потерять контроль над ней.

Пионером технологии оссеоинтеграции был профессор Рихард Бранемарк (Rickard Brånemark) и его коллеги из Больницы Сальгренского университета в Гетеборге. Профессор Бранемарк занимался хирургической имплантацией и тесно сотрудничал с доктором Ортиз-Каталан и профессором Хаканссоном из Технического университета Чалмерса.

Недостающее звено

Пациент, который получил роботизированный протез, может успешно пользоваться им в повседневной жизни. Этот мужчина работает водителем грузовика, и он не испытывает никаких проблем со своей работой. Мужчина может выполнять точную и осторожную работу, такую как распаковывание яиц и завязывание шнурков на коньках своих детей, при этом ловко переключает передачи на своем грузовике.

Разработчики уникального протеза надеются, что их изобретение будет установлено еще нескольким пациентам в течение ближайших нескольких месяцев. Трудно даже представить, насколько оно облегчит их жизнь.

Следующая часть исследовательского проекта – это обеспечение долговременных ощущений, которые будут восприниматься протезом и передаваться в мозг человека. Это новейшая технология, называемая двухнаправленным интерфейсом: не только протез получает сигналы от головного мозга, но и сам мозг получает сигналы от протеза.

«Надежное соединение между протезом и телом пациента оказалось тем самым недостающим звеном, которое много лет мешало клиническому применению таких роботизированных устройств. Теперь осталось снабдить их сенсорной обратной связью (ощущениями). Интуитивная сенсорная обратная связь и контроль очень важны для взаимодействия с окружающей средой. Для надежного удержания объекта, например. Сегодня ни у одного пациента нет протеза, который дает такую связь, но это вскоре изменится», - пишет Ортиз-Каталан в своей статье.

Ранее в этом году западные издания сообщали, что ученые работают над созданием бионической поджелудочной железы, которая полностью заменит настоящую железу и будет использоваться для лечения сахарного диабета 1 типа.

medbe.ru