Érzékelés a bionikus végtagokhoz

Érzékelés a bionikus végtagokhoz

Az amputált végtaghoz rögzített protézis képes kommunikálni az aggyal, hogy érzékszervi visszajelzést adjon a felhasználónak. Köszönetnyilvánítás: Stephanie Ku

Amikor meghajlítod a bicepszedet, az izom információt küld az agyadnak, lehetővé téve, hogy úgy érezd, az izom összehúzódik anélkül, hogy rápillantanád. De ha bionikus végtagja van, akkor nem kapja meg ugyanazt az érzékszervi visszajelzést.

„Amikor mozgatom a bionikus bokámat, nem érzem a boka mozgását, és amikor a nyomaték megnövekszik a bionikus bokaízületeimen, akkor nem érzem ezt a nyomatékot” – mondja Hugh Herr, a Központ társigazgatója. Extreme Bionics at MIT, és amelynek lábait térd alatt amputálják. Herr és csapata ezen próbál változtatni az amputáltak esetében, izomgraftok és az amputáció helyén meglévő idegek segítségével. Nemrég egy tanulmányban leírták az új technikát közzétett a „Tudományos robotikában”. Shriya Srinivasan, az MIT és a Harvard PhD-jelöltje és a kutatás vezető szerzője szerint a kutatás „az emberi test alapvető motoros egységén”, az agonista és antagonista izompáron alapul.



Köszönetnyilvánítás: Biomechatronics Lab

A bicepsz és a tricepsz egy ilyen párt alkot, magyarázza. „Amikor összehúzza a bicepszét… a könyököd meghajlik, és a tricepszed megnyúlik. És ezt a nyújtási jelet elküldik az agynak, hogy tudd, hol van a karod a térben, milyen gyorsan mozog, és milyen súlynak vagy terhelésnek lehet kitéve.'

Srinivasan szerint az agonista-antagonista izompárok által biztosított szenzoros visszacsatolás kulcsfontosságú a finommotoros szabályozáshoz. Ám egy tipikus amputációs eljárás során – amely szerinte nem sokat változott a polgárháború óta – ez a visszacsatolási útvonal megsérül.

„Lényegében azt jelenti, hogy átvágjuk a bőrt és az izmokat, majd végül a csontot az amputáció helyén, és az izmokat körbetekerjük ezen a területen, és lezárjuk körülötte a bőrt” – mondja. 'És ami elszakadt, az az összes ideg, amely irányítja az izmaidat, és ez az alapvető agonista-antagonista izomkapcsolat.' Ennek eredményeként, mondja, a protetika jelenlegi használóinak vizuálisan kell követniük a végtagjaikat, hogy tudják, mit csinálnak.

Ám a test más részeiről származó izomgraftok segítségével a kutatók megtalálták a módját az amputációs helyeken megmaradt idegek megmentésére, és az agonista-antagonista izompárosítások újrateremtésére. „Új amputációs paradigmánkban sebészileg és mechanikusan összekapcsolunk regeneratív izomdarabokat minden idegünkkel” – mondja Srinivasan –, és ezeket úgy kapcsoljuk össze, hogy amikor az egyik [izom] összehúzódik, a másik automatikusan megnyúlik, és elküldi azt. visszajelzést az agynak.”

'És mivel izompárjaink lesznek, ezeket a jeleket is ki tudjuk venni, és finomabb protézisvezérléssel rendelkezünk – és képesek leszünk módosítani a protéziseszközök helyzetét, sebességét és merevségét, ami jelentős előrelépés a klinikai színvonalhoz képest' mondja. Elmagyarázza, hogy a kutatók minden egyes izompárba beültethetnek egy sor szenzort is, amelyek megmondják a bionikus végtagnak, hogyan kell mozogni.

A vizsgálat során a kutatók patkányokon tesztelték a technikát, és oltott izompárokat használtak az érzékszervi információk visszaküldésére az agyba. Most az MIT szerint sajtóközlemény , azt tervezik, hogy elkezdik alkalmazni az embereken, körülbelül 4 cm x 1,5 centiméteres izomgraftok segítségével.

Srinivasan azt mondja, hogy a technika nem csak a közelmúltban amputáltakra korlátozódik – „felülvizsgálati eljárásként” is használható olyan embereknél, mint Herr, akinek már régen amputálták a végtagjait.

'Szinte bármilyen amputációs forgatókönyv esetén, amíg van egy kis egészséges idegünk, felvehetjük azt, és regeneráló izomgraftba helyezhetjük' - magyarázza a sajtóközleményben. 'Ezeket az izomgraftokat a test szinte bárhonnan begyűjthetjük, így ez számos esetre alkalmazható, a traumától a krónikus fájdalomig.'

– Julia Franz (eredetileg közzétett tovább PRI.org )