사람의 신경 시스템으로 제어되는 의족으로 자연스러운 보행 가능

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BPharm Carmen Pope가 의학적으로 검토함. 2024년 7월 1일에 마지막으로 업데이트되었습니다.

작성: Dennis Thompson HealthDay Reporter

2024년 7월 1일 월요일 -- '스마트' 의족은 절단 환자가 자연스러운 보행을 달성하는 데 도움이 될 수 있지만 이는 미리 정해진 속도로 팔다리를 앞으로 움직이는 로봇 센서와 알고리즘을 통해 이루어집니다.

A 더 나은 방법은 사람들에게 신경계를 통해 팔다리를 완전히 제어할 수 있는 권한을 주는 것입니다. MIT 연구팀에서는 그렇게 했습니다.

최첨단 로봇 팔다리와 결합된 실험적인 수술 절차를 통해 사람의 신경계에 의해 완전히 구동되는 완전히 자연스러운 보행 보행을 복원할 수 있다고 연구자들이 자연의학.

이 시술은 절단단의 근육을 다시 연결하여 환자가 연구원들은 걷는 동안 의수족의 위치에 대한 정확한 실시간 피드백을 제공한다고 설명했습니다.

이 수술을 받은 환자 7명은 전통적인 절단 수술을 받은 사람들보다 더 빨리 걷고, 장애물을 피하고, 계단을 훨씬 더 자연스럽게 오를 수 있었습니다.

“아무도 이 정도 수준의 뇌 제어를 보여줄 수 없었습니다. 이는 로봇 제어 알고리즘이 아닌 인간의 신경계가 움직임을 제어하는 ​​자연스러운 보행을 생성하는 것입니다.”라고 선임 연구원이 말했습니다. 휴 허, MIT 생체공학 K. 리사 양 센터 공동 소장.

대부분의 팔과 다리 움직임은 교대로 늘어나거나 수축하는 한 쌍의 근육에 의해 제어된다고 연구자들은 배경 기록에서 밝혔습니다.

전통적인 무릎 아래 절단은 이러한 한 쌍의 근육의 상호 작용을 방해합니다. 신경계가 움직임을 추적하고 제어하는 ​​것을 어렵게 만듭니다.

결과적으로 그러한 종류의 절단 수술을 받은 사람들은 다리가 공간에서 어디에 있는지 정확하게 감지할 수 없기 때문에 의족을 제어하는 ​​데 어려움을 겪습니다. 그들은 걷는 보행을 설정하고 경사면과 장애물에 적응하기 위해 로봇 컨트롤러와 센서에 의존해야 합니다.

사람들이 의족에 대한 완전한 신경 제어를 달성할 수 있도록 돕기 위해 Herr와 그의 동료들은 주동근-길항근이라고 부르는 것을 개발했습니다. 근신경 인터페이스(AMI) 수술.

AMI 수술은 단순히 근육 쌍을 절단하는 대신 근육의 양쪽 끝을 연결합니다. 그런 식으로 그들은 여전히 ​​남은 다리 내부에서 서로 동적으로 소통합니다.

AMI 수술은 절단 중이나 초기 절단 후 후속 절차 중에 시행될 수 있다고 연구진은 말했습니다.

2021년 Herr 연구실의 연구에 따르면 AMI 수술로 치료받은 사지의 근육은 손상되지 않은 사지에서 방출되는 것과 유사한 전기 신호를 생성하는 것으로 나타났습니다.

다음 단계로 연구원들은 다음 단계를 알아내기 시작했습니다. 이러한 전기 신호가 의수족에 명령을 생성하는 동시에 걷는 동안 팔다리의 위치에 대한 피드백을 수신하는 방법입니다.

그러면 AMI 수술을 받은 절단 환자가 의족을 제어하고 피드백을 사용하여 필요에 따라 보행을 자동으로 조정할 수 있습니다.

새로운 연구에 따르면 감각 피드백이 실제로 부드럽고 걷고 장애물을 탐색하는 거의 자연스러운 능력입니다.

이 연구에서 연구원들은 AMI 절단 수술을 받은 7명의 환자와 전통적인 무릎 아래 절단 수술을 받은 7명의 환자를 비교했습니다.

모든 참가자는 동일한 유형의 생체공학 다리, 즉 전동식 발목이 있는 보철물을 사용했습니다. 다리의 주요 근육 그룹에서 전기 신호를 수신할 수 있는 전극이 장착되어 있습니다.

이러한 신호는 보철물이 발목을 얼마나 구부릴지, 적용할 토크의 양, 전달할 힘의 양을 계산하는 데 도움이 되는 로봇 컨트롤러에 공급됩니다.

연구원들은 절단 수술을 받은 모든 환자를 수평으로 테스트했습니다. -지면 걷기, 경사면 걷기, 경사로 걷기, 계단 오르내리기, 장애물을 피하면서 평평한 표면 걷기

AMI 절단 수술을 받은 사람들은 절단 수술을 받지 않은 사람들과 거의 같은 속도로 더 빨리 걸을 수 있었습니다.

또한 장애물을 더 쉽게 탐색하고 더 자연스러운 움직임을 보인 것으로 결과가 나타났습니다. 그들은 의족의 움직임을 자연적인 팔다리의 움직임과 더 잘 조정할 수 있었고, 절단을 하지 않은 사람과 거의 같은 양의 힘으로 땅을 밀어낼 수 있었습니다.

“AMI가 없는 집단은 걸을 수 있었지만 보철물 움직임이 자연스럽지 않았고 움직임이 일반적으로 느렸습니다.”라고 Herr는 말했습니다. MIT 보도 자료에서.

흥미롭게도 AMI가 제공하는 감각 피드백의 양은 다리가 온전한 사람들이 일반적으로 받는 피드백의 20% 미만임에도 불구하고 향상된 움직임이 발생했다고 연구자들은 지적했습니다.

“여기서 발견된 주요 사실 중 하나는 절단된 사지의 신경 피드백이 조금만 증가하면 사람들이 걷는 속도를 신경적으로 직접 제어하고 다양한 지형에 적응하고 장애물을 피하세요.” MIT 미디어 박사후 연구원인 송형은 수석 연구원이 말했습니다. Lab.

Herr의 목표는 자연스럽고 정상적인 느낌을 주는 방식으로 팔다리에 보철물을 부착하여 궁극적으로 인체를 '재구축'하는 것입니다.

“장기적인 접근 방식의 문제점은 사용자가 보철물로 구현된 느낌을 전혀 느끼지 못한다는 것입니다. 그들은 결코 보철물을 신체의 일부, 자아의 일부로 보지 않을 것입니다.”라고 Herr는 말했습니다. "우리가 취하고 있는 접근 방식은 인간의 두뇌를 전자기계에 포괄적으로 연결하려는 것입니다."

출처

  • MIT, 보도 자료, 2024년 7월 1일

    • 면책 조항: 의학 기사의 통계 데이터는 일반적인 추세를 제공하며 개인과 관련이 없습니다. 개별적인 요인은 크게 다를 수 있습니다. 개인의 의료 결정에 대해서는 항상 개인화된 의학적 조언을 구하세요.

    출처: HealthDay

    게시됨 : 2024-07-02 01:15

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