Инженеры создали бионическую руку, которая восстанавливает естественные поведения у пациентов

Исследователи в Кливлендской клинике разработали новую бионическую руку, которая восстанавливает естественные поведения у пациентов с ампутациями верхних конечностей. Эта технология является первой в своем роде, и исследования были опубликованы в Science Robotics.

Международная команда исследователей объединила три важных функции в бионической системе: интуитивный моторный контроль, осязание и кинестезия хватки. Последняя из трех – это ощущение открытия и закрытия руки.

Команда, возглавляемая Кливлендской клиникой, также включала исследователей из Университета Альберты и Университета Нью-Брансуика.

Пол Мараско, доктор философии, является ведущим исследователем и ассоциированным профессором Института биомедицинской инженерии Кливлендской клиники Лернера.

“Мы модифицировали стандартную протезную руку с помощью этой сложной бионической системы, которая позволяет носителям двигать протезной рукой более интуитивно и чувствовать ощущения осязания и движения одновременно”, – сказал доктор Мараско. “Эти результаты являются важным шагом на пути к обеспечению людей с ампутациями полным восстановлением естественной функции руки.”

Бионическая система

Разработанная система является первой, которая тестирует все три сенсорные и моторные функции одновременно в нейронно-машинах интерфейсе протезной руки. Нейронно-машина интерфейс может подключаться к нервам конечностей носителя, и она позволяет пациентам отправлять нервные импульсы из мозга к протезу. Они также могут получать физическую информацию из окружающей среды, которая может быть отправлена обратно в их мозг через их нервы.

Искусственная рука имеет двустороннюю обратную связь и контроль, и это позволяет носителям выполнять определенные задачи на уровне с людьми без инвалидности.

Доктор Мараско возглавляет Лабораторию бионической интеграции.

“Может быть, мы были наиболее рады узнать, что они делали суждения, принимали решения и рассчитывали и исправляли ошибки, как человек без ампутации”, – сказал доктор Мараско. “С новой бионической конечностью люди вели себя, как будто у них была естественная рука. Обычно эти поведения мозга очень khácны между людьми с и без протезов верхних конечностей.”

Тестирование бионической руки

Бионическая рука была протестирована на двух участниках исследования с ампутациями верхних конечностей. Участники ранее прошли целевую сенсорную и моторную реиннервацию, которая перенаправляет ампутированные нервы к оставшейся коже и мышцам для установления нейронно-машины интерфейса.

Исследователи теперь должны расширить свою работу, поскольку размер выборки был очень мал.

Участники носили передовую протезную руку во время выполнения задач, отражающих базовые поведения, или тех, которые требуют функциональности руки и руки. Исследователи затем оценили результаты с помощью передовых инструментов оценки и обнаружили, что стратегии мозга и поведения участников изменились. Они стали подобны тем, которые у человека без ампутации.

Участники могли выполнять поведения без необходимости смотреть на протез, и они могли более эффективно исправлять ошибки.

“За последнее десятилетие или около того, достижения в области протезов помогли носителям достичь лучшей функциональности и управлять повседневной жизнью самостоятельно”, – сказал доктор Мараско. “Впервые люди с ампутациями верхних конечностей теперь могут снова ‘думать’ как человек без инвалидности, что предлагает носителям протезов новые уровни бесшовной реинтеграции в повседневную жизнь.”