Інженери створили біонічний рукав, який відновлює природні поведінки у пацієнтів

Дослідники з Клівлендської клініки розробили новий біонічний рукав, який відновлює природні поведінки у пацієнтів з ампутацією верхньої кінцівки. Ця технологія є першою в своєму роді, і дослідження було опубліковано в Science Robotics.

Міжнародна дослідницька команда поєднала три важливі функції в біонічній системі: інтуїтивний моторний контроль, дотик і кінестезія хватки. Остання з цих трьох – це відчуття відкриття та закриття руки.

Команда, яку очолював Клівлендська клініка, також включала дослідників з Університету Альберти та Університету Нью-Брансвіка.

Пол Мараско, доктор філософії, є головним дослідником і асоційованим професором Інституту біомедичної інженерії Клівлендської клініки.

“Ми модифікували стандартну протезну руку за допомогою цієї складної біонічної системи, яка дозволяє носіям рухати своєю протезною рукою більш інтуїтивно і відчувати відчуття дотику та руху в одночас,” сказав доктор Мараско. “Ці результати є важливим кроком на шляху до забезпечення людей з ампутацією повної відновлення природної функції руки.”

Біонічна система

Нова розроблена система є першою, яка одночасно тестує всі три сенсорні та моторні функції в нейронно-машинному інтерфейсі протезної руки. Нейронно-машинний інтерфейс能够 з’єднатися з нервами кінцівки носія, і він дозволяє пацієнтам надсилати нервові імпульси з мозку до протезної руки. Вони також можуть отримувати фізичну інформацію з навколишнього середовища, яку можна надсилати назад до їхнього мозку через їхні нерви.

Штучна рука має двонаправлену зворотню зв’язь і контроль, і це дозволяє носіям виконувати певні завдання на рівні з людьми без інвалідності.

Доктор Мараско очолює лабораторію біонічної інтеграції.

“Можливо, те, що нас найбільш зацікавувало, було те, що вони приймали рішення, судження і розрахунок та виправляли свої помилки, як людина без ампутації,” сказав доктор Мараско. “З новою біонічною кінцівкою люди поводились, якби вони мали природну руку. Зазвичай, ці поведінки мозку дуже різні між людьми з ампутацією верхньої кінцівки та без неї.”

Тестування біонічного рукава

Біонічний рукав був протестований на двох учасниках дослідження з ампутацією верхньої кінцівки. Ці особи раніше пройшли цільову сенсорну та моторну реіннервацію, яка перенаправляє ампутовані нерви до залишилися шкіри та м’язів для встановлення нейронно-машинного інтерфейсу.

Дослідники тепер повинні розширити свою роботу, оскільки розмір дослідження був дуже малим.

Учасники носили просунуту протезну руку під час виконання завдань, які відображали базові поведінки, або ті, які вимагають функціональності руки та кінцівки. Дослідники потім оцінили результати за допомогою просунутих інструментів оцінки та виявили, що стратегії поведінки та мозку учасників змінилися. Вони стали подібними до тих, які мають людину без ампутації.

Учасники могли виконувати поведінки без того, щоб дивитися на протезну руку, і вони могли більш ефективно виправляти свої помилки.

“За останні десять чи двадцять років досягнення в галузі протезної техніки допомогли носіям досягти кращої функціональності та самостійно керувати своїм щоденним життям,” сказав доктор Мараско. “Вперше люди з ампутацією верхньої кінцівки тепер можуть знову “думати” як людина без інвалідності, що дозволяє їм повернутися до повноцінного життя.”