Dla wielu osób po amputacji, protezy nóg są kluczowe w odzyskiwaniu mobilności. Te tradycyjne często są jednak ciężkie i nienaturalne. Naukowcy z MIT opracowali bioniczną nogę kontrolowaną mózgiem, która oferuje bardziej naturalny sposób chodzenia.
Nowa technika operacyjna
Według głównego inżyniera Hugh Herr’a ta nowa technologia jest przełomowa. Do tej pory nikt nie osiągnął takiego poziomu kontroli mózgu nad protezą, który daje tak naturalny chód. To ludzki układ nerwowy kontroluje ruch, a nie algorytm robota.
Podstawą tej bionicznej nogi jest nowa technika operacyjna zwana agonistyczno-antagonistycznym interfejsem myoneuralnym (AMI). Operacja ta zachowuje i łączy na nowo nerwy i mięśnie w pozostałej części kończyny, utrzymując naturalną komunikację między mięśniami a układem nerwowym. Zwykle amputacja przerywa połączenia między parami mięśni, które normalnie współpracują, co zakłóca ich naturalną pracę.
Noga kontrolowana mózgiem
Zabieg AMI łączy pary mięśni na nowo, a następnie one wysyłają sygnały pomagające bionicznej nodze określić zamierzone ruchy stopy, takie jak zginanie, wskazywanie i obracanie. Po operacji AMI interfejs używa elektrod na kończynie do wykrywania i monitorowania skurczów mięśni. Jednak nie tylko rejestruje on aktywność mięśni, ale także używa zaawansowanego algorytmu do przetwarzania tych skurczów i tłumaczenia ich na ruchy stopy protezy.
W badaniach uczestnicy używali bionicznej nogi z elektrycznie napędzanym stawem skokowym, który odbierał sygnały z mięśni odpowiedzialnych za ruchy stopą. Sygnały te były przekazywane do kontrolera robota, który określał optymalny ruch stawu na podstawie takich czynników jak kąt zgięcia, moment obrotowy i moc.
Korzyści wynikające z odkrycia zauważono już po sprawdzeniu siedmiu chętnych pacjentów. Zgłaszali oni zmniejszenie bólu i minimalną atrofię mięśni po operacji. Dzięki temu przywracanie funkcji pacjentom z ciężkimi urazami kończyn stało się możliwe.
Przyszłość technologii bionicznej
Naukowcy z MIT pracują teraz nad udostępnieniem tej technologii na większą skalę. Planowane jest wprowadzenie komercyjnej wersji bionicznej nogi w ciągu pięciu lat. Wyniki dotychczasowych badań zostały udostępnione w czasopiśmie Nature Medicine.
Źródło: nature medicine