Μηχανικοί Δημιουργούν Βιονικό Βραχίονα που Αποκαθιστά Φυσικές Συμπεριφορές σε Ασθενείς

Ερευνητές στο Κλινικό Ίδρυμα Κλίβελαντ έχουν σχεδιάσει einen νέο βιονικό βραχίονα που αποκαθιστά φυσικές συμπεριφορές σε ασθενείς με αποσπάσεις άνω άκρων. Η τεχνολογία είναι η πρώτη της κατηγορίας της και η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Science Robotics.

Η διεθνής ερευνητική ομάδα συνδύασε τρεις σημαντικές λειτουργίες στο βιονικό σύστημα: ενστικτώδη κινητική έλεγχο, αφή και κινηστική αίσθηση. Η τελευταία από τις τρεις είναι η αίσθηση του ανοίγματος και κλεισμού του χεριού.

Η ομάδα, η οποία ηγήθηκε από το Κλινικό Ίδρυμα Κλίβελαντ, περιελάμβανε επίσης ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα και το Πανεπιστήμιο του Νιου Μπράνσγουικ.

Ο Paul Marasco, Ph.D, είναι ο επικεφαλής ερευνητής και αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του Ερευνητικού Ινστιτούτου Lerner του Κλινικού Ιδρύματος Κλίβελαντ.

“Μετατρέψαμε ένα προηγμένο προsthétique με αυτό το σύνθετο βιονικό σύστημα που επιτρέπει στους χρήστες να κινούν το προsthétique βραχίονα με περισσότερη ενστικτώδη και να αισθανθούν αισθήσεις αφή και κίνησης ταυτόχρονα”, είπε ο Δρ Marasco. “Αυτά τα ευρήματα είναι ένα σημαντικό βήμα προς την παροχή στους ανθρώπους με αποσπάσεις με πλήρη αποκατάσταση της φυσικής λειτουργίας του βραχίονα.”

Το Βιονικό Σύστημα

Το νεοσχεδιασμένο σύστημα είναι το πρώτο που δοκιμάζει όλες τις τρεις αισθήσεις και κινητικές λειτουργίες ταυτόχρονα σε μια νευρωνική-μηχανική διεπαφή σε einen προsthétique βραχίονα. Η νευρωνική-μηχανική διεπαφή είναι σε θέση να συνδεθεί με τους νευρώνες του άκρου του χρήστη και να επιτρέπει στους ασθενείς να στέλνουν νευρικές εντολές από το εγκέφαλο στο προsthétique. Επίσης, μπορούν να λαμβάνουν φυσικές πληροφορίες από το περιβάλλον, οι οποίες μπορούν να σταλθούν πίσω στο εγκέφαλο τους μέσω των νευρώνων τους.

Το τεχνητό χέρι έχει διπλής κατεύθυνσης ανατροφοδότηση και έλεγχο, και αυτό είναι που επιτρέπει στους χρήστες να εκτελούν ορισμένες εργασίες σε επίπεδο με τους μη αναπήρους ατόμους.

Ο Δρ Marasco ηγείται του Εργαστηρίου για τη Βιονική Ένταξη.

“Πιθανότατα αυτό που μας ενθουσίασε περισσότερο ήταν ότι έκαναν κρίσεις, λήψεις αποφάσεων και υπολογισμούς και διόρθωναν τα λάθη τους όπως ένα άτομο χωρίς αποσπάσεις”, είπε ο Δρ Marasco. “Με το νέο βιονικό άκρο, οι άνθρωποι συμπεριφέρθηκαν σαν να είχαν ένα φυσικό χέρι. Κανονικά, αυτές οι εγκεφαλικές συμπεριφορές είναι πολύ διαφορετικές μεταξύ των ατόμων με και χωρίς προsthétiques άνω άκρων.”

Δοκιμή του Βιονικού Βραχίονα

Ο βιονικός βραχίονας δοκιμάστηκε σε δύο συμμετέχοντες με αποσπάσεις άνω άκρων. Οι συμμετέχοντες είχαν προηγουμένως υποβληθεί σε στοχευμένη αισθητική και κινητική ανασυγκρότηση, η οποία ανακατευθύνει τους νευρώνες των αποσπασμένων άκρων σε υπόλοιπο δέρμα και μύες για να καθιερωθεί μια νευρωνική-μηχανική διεπαφή.

Οι ερευνητές πρέπει τώρα να επεκτείνουν το έργο τους,既然 η μελέτη είχε μικρό μέγεθος.

Οι συμμετέχοντες φόρεσαν το προηγμένο προsthétique ενώ εκτελούσαν εργασίες που αντανακλούσαν βασικές συμπεριφορές, ή αυτές που απαιτούν χεριά και άκρο. Οι ερευνητές αξιολόγησαν την απόδοση τους μέσω προηγμένων εργαλείων αξιολόγησης και βρήκαν ότι οι στρατηγικές του εγκεφάλου και της συμπεριφοράς των συμμετεχόντων άλλαξαν. Τότε ήταν σε επίπεδο με αυτές ενός ατόμου χωρίς αποσπάσεις.

Οι συμμετέχοντες μπορούσαν να εκτελούν συμπεριφορές χωρίς να πρέπει να παρακολουθούν το προsthétique, και μπορούσαν να διορθώσουν πιο αποτελεσματικά τα λάθη τους.

“Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας ή δύο, οι προόδους στις προsthétiques έχουν βοηθήσει τους χρήστες να επιτύχουν καλύτερη λειτουργικότητα και να διαχειριστούν την καθημερινή ζωή τους μόνοι τους”, είπε ο Δρ Marasco. “Για πρώτη φορά, οι άνθρωποι με αποσπάσεις άνω άκρων είναι τώρα σε θέση να σκέφτονται ξανά σαν ένα άτομο χωρίς αποσπάσεις, το οποίο προσφέρει νέες δυνατότητες ομαλής επανένταξης στην καθημερινή ζωή.”