Μηχανικοί Δημιουργούν βιονικό βραχίονα που αποκαθιστά τις φυσικές συμπεριφορές στους ασθενείς

Ερευνητές στην κλινική του Κλίβελαντ κατασκεύασαν έναν νέο βιονικό βραχίονα που αποκαθιστά τις φυσικές συμπεριφορές σε ασθενείς με ακρωτηριασμούς άνω άκρων. Η τεχνολογία είναι η πρώτη στο είδος της και η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Επιστήμη Ρομποτική.

Η διεθνής ερευνητική ομάδα συνδύασε τρεις σημαντικές λειτουργίες στο βιονικό σύστημα: τον διαισθητικό έλεγχο κινητήρα, την αφής και την κιναισθησία της λαβής. Το τελευταίο από τα τρία είναι η αίσθηση του ανοίγματος και του κλεισίματος του χεριού. 

Η ομάδα, της οποίας ηγήθηκε η κλινική του Κλίβελαντ, περιλάμβανε επίσης ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Αλμπέρτα και το Πανεπιστήμιο του Νιού Μπράνσγουικ. 

Ο Paul Marasco, Ph.D, είναι επικεφαλής ερευνητής και αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του Cleveland Clinic Lerner Research Institute. 

«Τροποποιήσαμε ένα προσθετικό τυπικής φροντίδας με αυτό το σύνθετο βιονικό σύστημα που επιτρέπει στους χρήστες να κινούν τον προσθετικό τους βραχίονα πιο διαισθητικά και να αισθάνονται αισθήσεις αφής και κίνησης ταυτόχρονα», είπε ο Δρ Μαράσκο. «Αυτά τα ευρήματα είναι ένα σημαντικό βήμα προς την παροχή πλήρους αποκατάστασης της φυσικής λειτουργίας του βραχίονα στους ανθρώπους με ακρωτηριασμό».

Το Βιονικό Σύστημα

Το νέο σύστημα που αναπτύχθηκε είναι το πρώτο που δοκιμάζει και τις τρεις αισθητηριακές και κινητικές λειτουργίες ταυτόχρονα σε μια διεπαφή νευρώνων-μηχανής σε έναν προσθετικό βραχίονα. Η διεπαφή νευρικού-μηχανής είναι σε θέση να συνδέεται με τα νεύρα των άκρων του χρήστη και επιτρέπει στους ασθενείς να στέλνουν νευρικές ώσεις από τον εγκέφαλο στο προσθετικό. Μπορούν επίσης να λαμβάνουν φυσικές πληροφορίες από το περιβάλλον, οι οποίες μπορούν να σταλούν πίσω στον εγκέφαλό τους μέσω των νεύρων τους.

Ο τεχνητός βραχίονας έχει αμφίδρομη ανάδραση και έλεγχο, και αυτό είναι που επιτρέπει στους χρήστες να εκτελούν ορισμένες εργασίες στο ίδιο επίπεδο με άτομα χωρίς αναπηρία. 

Ο Δρ Μαράσκο ηγείται του Εργαστηρίου Βιονικής Ολοκλήρωσης.

«Ίσως αυτό που ενθουσιαστήκαμε περισσότερο που μάθαμε ήταν ότι έπαιρναν κρίσεις, αποφάσεις και υπολόγιζαν και διόρθωναν τα λάθη τους σαν ένα άτομο χωρίς ακρωτηριασμό», είπε ο Δρ Μαράσκο. «Με το νέο βιονικό άκρο, οι άνθρωποι συμπεριφέρονταν σαν να είχαν ένα φυσικό χέρι. Κανονικά, αυτές οι συμπεριφορές του εγκεφάλου είναι πολύ διαφορετικές μεταξύ των ατόμων με και χωρίς προσθετικά άνω άκρων».

Δοκιμή του Bionic Arm

Ο βιονικός βραχίονας δοκιμάστηκε σε δύο συμμετέχοντες στη μελέτη με ακρωτηριασμούς άνω άκρων. Τα άτομα είχαν προηγουμένως υποβληθεί σε στοχευμένη αισθητηριακή και κινητική επανανεύρωση, η οποία ανακατευθύνει τα ακρωτηριασμένα νεύρα στο υπόλοιπο δέρμα και τους μύες για να δημιουργήσουν μια διεπαφή νευρώνων-μηχανής. 

Οι ερευνητές πρέπει τώρα να επεκτείνουν την εργασία καθώς το μέγεθος της μελέτης ήταν τόσο μικρό.

Οι συμμετέχοντες φορούσαν την προηγμένη προσθετική ενώ εκτελούσαν εργασίες που αντικατοπτρίζουν βασικές συμπεριφορές ή εκείνες που απαιτούν λειτουργικότητα χεριών και βραχιόνων. Στη συνέχεια, οι ερευνητές αξιολόγησαν την απόδοση μέσω προηγμένων εργαλείων αξιολόγησης και διαπίστωσαν ότι οι στρατηγικές του εγκεφάλου και της συμπεριφοράς των συμμετεχόντων άλλαξαν. Τότε ήταν στο ίδιο επίπεδο με εκείνα ενός ατόμου χωρίς ακρωτηριασμό. 

Οι συμμετέχοντες ήταν σε θέση να πραγματοποιήσουν συμπεριφορές χωρίς να χρειάζεται να παρακολουθήσουν την πρόσθεση και μπορούσαν να διορθώσουν πιο αποτελεσματικά για λάθη.

«Την τελευταία ή δύο δεκαετίες, οι εξελίξεις στην προσθετική έχουν βοηθήσει τους χρήστες να επιτύχουν καλύτερη λειτουργικότητα και να διαχειρίζονται μόνοι τους την καθημερινή ζωή», είπε ο Δρ Μαράσκο. «Για πρώτη φορά, τα άτομα με ακρωτηριασμούς άνω άκρων είναι πλέον σε θέση να «σκέφτονται» σαν ένα ικανό άτομο, κάτι που προσφέρει στους χρήστες προσθετικών νέα επίπεδα απρόσκοπτης επανένταξης στην καθημερινή ζωή».