Протез, керований нервовою системою, повернув природну ходу після ампутації
Новий тип хірургічного втручання та нейропротезний інтерфейс допомогли пацієнтам з ампутаціями нижче коліна краще контролювати свої протези, ходити швидше та природніше, уникати перешкод та були більш стійкими на нерівній поверхні.
Дослідження, опубліковане у журналі Nature Medicine, показало, що протез ноги може повністю керуватися власною нервовою системою, а процедура хірургічної ампутації, відома як агоніст-антагоніст міоневрологічний інтерфейс (АМІ), відновлює зв’язок між м’язами кукси та дозволяє пацієнтам отримувати сенсорний зворотний зв’язок та відчуття, де їхній протез знаходиться у просторі.
На сьогоднішній день близько 60 людей по всьому світу отримали цей вид хірургічного втручання, який також може виконуватися для людей з ампутацією рук.
Як працює нейропротез AMI
Рух кінцівок контролюється парами м’язів, які по черзі розтягуються і скорочуються. Традиційна ампутація нижче коліна порушує цей баланс, і людям з ампутованими кінцівками стає важко контролювати свої протези через відсутність сенсорного зворотного зв’язку. Вони покладаються на роботизовані контролери та датчики в протезах, щоб долати перешкоди, підійматися сходами або по схилах.
Щоб вирішити цю проблему, дослідники з Массачусетського технологічного інституту та їхні колеги з Brigham and Women’s Hospital розробили операцію AMI, яка зберігає взаємодію між парами м’язів шляхом з’єднання їхнії кінців. Це можна зробити під час початкової ампутації або пізніше, в рамках ревізійної процедури.
Попередні дослідження показали, що пацієнти, які перенесли цю операцію, змогли точніше контролювати м’язи своєї ампутованої кінцівки, і що ці м’язи виробляли електричні сигнали, подібні до тих, які надходять від неушкодженої кінцівки. Після цього дослідники вирішили з’ясувати, чи можуть ці електричні сигнали генерувати команди для протеза і в той же час давати користувачеві пропріоцептивний зворотний зв’язок щодо положення кінцівки у просторі.
Вчені порівняли сімох пацієнтів, які перенесли операцію AMI, з сімома, які перенесли традиційні ампутації нижче коліна. Усі учасники використовували один і той самий тип біонічної кінцівки. Їх тестували у кількох різних ситуаціях: ходьба по рівній поверхні, ходьба вгору по схилу, ходьба по пандусу, ходьба вгору і вниз по сходах, а також ходьба по рівній поверхні з перешкодами.
В усіх завданнях люди з нейропротезом AMI могли легше обходити перешкоди та ходили швидше (приблизно з такою ж швидкістю, як і люди без ампутацій). Вони також демонстрували більш природну ходу і краще координували рухи своєї протезованої кінцівки.
Природна хода з’явилася попри те, що кількість сенсорного зворотного зв’язку, який забезпечував нейропротез AMI, становила менше 20% від того, що зазвичай отримують люди без ампутації. Науковці дійшли висновку, що навіть невелике збільшення нейронного зворотного зв’язку від ампутованої кінцівки може відновити значну біонічну нервову керованість.
Джерела:
Завантажити HealUA на Android або iOS
