«Умные» протезы позволяют людям с ампутированными конечностями добиться естественной походки- это достигается благодаря использованию роботизированных датчиков и алгоритмов, которые двигают конечностью с заранее заданной скоростью.
Ученые из Массачусетского университета решили предоставить людям полный контроль над конечностью через их нервную систему.
Учеными была проведена инновационная хирургическая процедура и использована новейшая роботизированная конечность. Это позволило добиться естественной походки, которая полностью контролировалась нервной системой человека. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Medicine.
При проведении хирургической процедуры проводилось воссоединение мышц культи конечности, что позволяло пациентам в режиме реального времени воспринимать положение протеза во время ходьбы.
Такая операция была проведена семи пациентам и у всех отмечалось ускорение ходьбы, а также способность подниматься по лестнице и избегать препятствий.
Со слов ученых, большинство движений рук и ног контролируется парами мышц, которые по очереди растягиваются и сокращаются.
При традиционной ампутации ниже колена происходит нарушение взаимодействия этих парных мышц, что затрудняет контроль движений нервной системой.
Поэтому, при такой ампутации достаточно сложно управлять протезом, так как они не могут точно определить нахождение ноги в пространстве. Для того, чтобы адаптироваться к ходьбе, особенно по склонам, они вынуждены полагаться на контроллеры и датчики.
Доктор Герр и его коллеги для достижения полного нейронного контроля над протезами ног разработали хирургическую процедуру, которая была названа агонист-антагонист мионевральным интерфейсом (АМИ).
При этой операции проводится не просто разрыв мышц, а наоборот соединяются два конца мышц. Таким образом, мышцы могут динамически взаимодействовать друг с другом внутри оставшейся части ноги.
Как показало ранее проведенное исследование, мышцы конечности после такой процедуры создают электрические импульсы аналогичные тем, что возникают в неповрежденной конечности.
Следующей задачей для ученых было найти способ использования этих электрических сигналов для генерации команд протезу конечности и одновременно получать сенсорную информацию о нахождении ее в пространстве во время ходьбы.
Операция АМИ позволила людям с ампутированной конечностью, как управлять протезом ноги, так и получать обратную связь и автоматически корректировать свою походку.
Все участники исследования использовали один тип бионической ноги, который был оснащен электроприводом лодыжки с электродами, которые фиксировали электрические импульсы от основных групп мышц ноги.
Эти импульсы подавались в роботизированный контроллер, который помогал протезу определить необходимый объем движений.
Тестирование пациентов, перенесших процедуру показало, что они лучше ходят, поднимаются по лестнице и избегают препятствий, и естественность движений приблизилась к той, что есть у людей без ампутации.
Задачей ученых является создание протезов, которые позволят человеку с ампутированными конечностями чувствовать себя нормальными.
