Zaawansowanym protezom wzmacniacza amputacji Zręczność i zmysł dotyku
Spisu treści:
- Mężczyźni odczuwają prawie 20 punktów na kończynach protetycznych
- Implant kości zapewnia zwiększoną siłę
- Dotyk pogłębia połączenie z protezą
Dotyk to potężna sensacja. Ten, który łączy nas ze światem wokół nas, pozwalając nam odróżnić kociaka ocierającego się o grzbiet dłoni i ostrego paznokcia wystającego z niedokończonej ściany.
Ale wrażenia dotykowe są czymś więcej niż sposobem na identyfikację przedmiotów. Pozwalają one precyzyjnie dostroić ruchy naszych mięśni, ponieważ informacje sensoryczne przekazywane są do mózgu z mięśni i skóry. Ta dodana informacja sprawia, że różnica między kołysaniem winogron pomiędzy naszym kciukiem a palcem i robieniem dużej ilości soku z winogron.
reklamaReklamaW przypadku osób po amputacji zmysłowe sprzężenie zwrotne od ich protetycznych kończyn już dawno nie występowało, nawet gdy sztuczne kończyny rozwinęły się w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci w wysoce wyrafinowane urządzenia zrobotyzowane. Ale dwie grupy badawcze, których praca została opublikowana w wydaniu Science Translational Medicine z 8 października, próbują nadać tym sztucznym kończynom pełen zakres wrażeń.
"Zmysł dotyku jest jednym ze sposobów interakcji z otaczającymi obiektami" - powiedział Dustin Tyler, profesor inżynierii biomedycznej na Case Western Reserve University i dyrektor jednego z badań., w komunikacie prasowym "Naszym celem nie jest tylko przywrócenie funkcji, ale zbudowanie ponownego połączenia ze światem, czyli długotrwałe, przewlekłe przywracanie czucia w wielu punktach na całej dłoni."
Powiązane wiadomości: Nowa ręka bioniczna pozwala amputować "czuć" obiekty w czasie rzeczywistym »
ReklamaMężczyźni odczuwają prawie 20 punktów na kończynach protetycznych
Aby zapewnić osobom po amputacji poczucie czując w ich sztucznej kończynie, grupa badaczy prowadzona przez Tylera wszczepiła mankiety na elektrody do przedramienia jednego męskiego pacjenta i górnego ramienia drugiego. Tego typu elektrody owijają się wokół wiązki nerwów, zamiast penetrować membranę ochronną, która może powodować długotrwałe uszkodzenie nerwów.
Czujniki na sztucznych rękach pacjentów dostarczały informacji o wielkości ciśnienia na elektrodach, umożliwiając mężczyznom odczucie 19 różnych punktów na ich protetycznych kończynach.
ReklamaReklama 
Osoba badana trzyma pomidorków cherry. Zdjęcie dzięki uprzejmości Russell Lee.
Aby wygenerować bardziej złożone odczucia, takie jak różnica między papierem ściernym a gładką powierzchnią, komputer przekształcił informacje z czujników w różne sygnały elektryczne. Zostały one zebrane przez nerwy obwodowe, które przenosiły informacje czuciowe do mózgu. Z biegiem czasu naukowcy byli w stanie precyzyjnie dostroić sygnały, gdy pacjenci zostali do nich dostrojeni.
"Zmysł dotyku staje się coraz lepszy", powiedział Keith Vonderhuevel z Sidney, Ohio, w komunikacie prasowym. Stracił rękę w 2005 roku, a system został wszczepiony w styczniu 2013 roku. "Zmieniają one rzeczy na komputerze, aby zmienić odczucie." Pewnego razu czułem, że woda płynie mi po grzbiecie dłoni. "
Z powodu potrzeby aby komputer mógł dostosować odczucia dotykowe pochodzące z czujników, ten system działa obecnie tylko w laboratorium, ale naukowcy spodziewają się, że w ciągu pięciu lat opracują system domowy.
Dowiedz się więcej: Raport gadżetów »
ReklamaReklamaImplant kości zapewnia zwiększoną siłę
System opracowany przez drugą grupę naukowców, którzy mieszkają w Szwecji, generuje sensoryczne dane wejściowe ze sztucznej kończyny w podobnym droga. Naukowcy byli jednak w stanie dołączyć sztuczne ramię bezpośrednio do szkieletu, w procesie zwanym osseointegracją, zamiast używać nasadki gniazdkowej w dostępnych na rynku protezach.
"Zastosowaliśmy osseointegrację, aby stworzyć długotrwałą, stabilną fuzję między człowiekiem a maszyną, w której zintegrowaliśmy je na różnych poziomach" - powiedział Max Ortiz Catalan, naukowiec z Chalmers University of Technology w Göteborgu w Szwecji i autor publikacji, w komunikacie prasowym. "Sztuczne ramię jest bezpośrednio przymocowane do szkieletu, zapewniając w ten sposób stabilność mechaniczną. "
Max Ortiz kataloński (z lewej) i profesor nadzwyczajny Rickard Brånemark (z prawej) z pierwszym pacjentem leczonym systemem implantacji osseointegracją. Zdjęcie dzięki uprzejmości języka katalońskiego.
OgłoszeniePonadto Katalończycy i jego koledzy połączyli protezę z resztkami nerwów i mięśni w ramieniu osoby po amputacji, zapewniając mu zarówno zmysł dotyku, jak i zdolność kontrolowania sztucznej kończyny.
To pozwoliło mu zachować pracę kierowcy ciężarówki, wykorzystując protezę do wykonywania zadań, w tym obsługi maszyn i rozpakowywania skrzynek jaj. Używa go również do wiązania sznurówek na rolkach swoich dzieci.
ReklamaReklama "Niezawodna komunikacja między protezą a ciałem była brakującym ogniwem w klinicznej implementacji kontroli neuronalnej i czuciowej informacji zwrotnej, i to jest już na miejscu", powiedział kataloński.
Protetyka z osobowością: Londyński artysta tworzy skomplikowane kończyny w celu dopasowania indywidualnych stylów »
Dotyk pogłębia połączenie z protezą
Poczucie dotyku może zapewnić osobom po amputacji lepszą kontrolę nad kończyną, zwłaszcza pod naciskiem. Jednak nawet bez tego wrażenia, ludzie wciąż są w stanie kontrolować sztuczne kończyny z niezwykłą zręcznością, w dużej mierze z powodu zmysłowego sprzężenia zwrotnego pochodzącego z oczu i mięśni.
Reklama Ale dodanie do protetyka wrażenia dotykowego może przynieść korzyści osobom po amputacji w inny sposób. Jedną z nich jest redukcja bólu fantomowego, intensywne uczucie, że kończyna jest nadal przywiązana, mimo że nie jest już obecna.Pacjenci z nowych badań stwierdzili, że ich ból fantomowy zmniejszył się po tym, jak zaczęli odczuwać z użyciem sztucznej kończyny.
Poczucie dotyku może również pomóc osobom po amputacji zintegrować się psychicznie z ich protezą, pozwalając im zobaczyć to nie jako narzędzie zewnętrzne, ale jako część własnego ciała. To z kolei może zmniejszyć liczbę osób po amputacji, które po krótkim czasie przestają używać swoich protez i poprawiają jakość ich codziennego życia.
ReklamaReklama Obraz miniatury przedstawia przedmiot badań, który wyciąga z siebie grono. Zdjęcie dzięki uprzejmości Dale Omori.
