Prothetische benen die worden bestuurd door het eigen zenuwstelsel van de persoon zorgen voor een natuurlijk looppatroon

Volg Drugslib op

Medisch beoordeeld door Carmen Pope, BPHarm. Laatst bijgewerkt op 1 juli 2024.

Door Dennis Thompson HealthDay Reporter

MAANDAG 1 juli 2024 -- 'Slimme' prothesebenen kunnen geamputeerden helpen een natuurlijk looppatroon te bereiken, maar dit gebeurt via robotsensoren en algoritmen die het ledemaat met vooraf bepaalde snelheden naar voren drijven.

A Een betere manier zou zijn om mensen volledige controle te geven over hun ledemaat via hun zenuwstelsel -- en dat is precies wat een onderzoeksteam van het MIT zegt dat het gedaan is.

Een experimentele chirurgische ingreep in combinatie met een geavanceerd robotlid kan een volledig natuurlijk looppatroon herstellen, volledig aangestuurd door iemands eigen zenuwstelsel, rapporteren onderzoekers in het tijdschriftnummer van 1 juli Natuurgeneeskunde.

De procedure verbindt de spieren in het stomp opnieuw, waardoor patiënten nauwkeurige, realtime feedback over de positie van hun prothese tijdens het lopen, legden onderzoekers uit.

Zeven patiënten die deze operatie ondergingen, konden veel natuurlijker lopen, obstakels vermijden en trappen beklimmen dan mensen met een traditionele amputatie.

“Niemand heeft dit niveau van hersencontrole kunnen aantonen dat een natuurlijk looppatroon oplevert, waarbij het menselijk zenuwstelsel de beweging controleert, en niet een robotbesturingsalgoritme”, zegt senior onderzoeker Hugh Herr, mededirecteur van het K. Lisa Yang Center for Bionics aan het MIT.

De meeste arm- en beenbewegingen worden gecontroleerd door spierparen die om de beurt uitrekken en samentrekken, aldus onderzoekers in achtergrondnotities.

Een traditionele amputatie onder de knie verstoort de interactie van deze gepaarde spieren, waardoor het moeilijk wordt voor het zenuwstelsel om bewegingen te volgen en te controleren.

Als gevolg hiervan hebben mensen met een dergelijke amputatie moeite om een ​​beenprothese onder controle te houden, omdat ze niet nauwkeurig kunnen voelen waar het been zich in de ruimte bevindt. Ze moeten vertrouwen op robotcontrollers en sensoren om een ​​looppatroon tot stand te brengen en zich aan te passen aan hellingen en obstakels.

Om mensen te helpen volledige neurale controle over hun prothesebenen te krijgen, ontwikkelden Herr en zijn collega's wat zij agonist-antagonist noemen myoneurale interface (AMI)-operatie.

In plaats van simpelweg spierparen door te snijden, verbindt een AMI-operatie in plaats daarvan de twee uiteinden van de spieren. Op die manier communiceren ze nog steeds dynamisch met elkaar in wat er nog over is van het been.

AMI-chirurgie kan worden uitgevoerd tijdens een amputatie, of tijdens een vervolgprocedure na de eerste amputatie, aldus onderzoekers.

>

Uit een onderzoek uit 2021 door het laboratorium van Herr bleek dat de spieren van een ledemaat die werd behandeld met een AMI-operatie elektrische signalen produceerden die vergelijkbaar waren met de signalen die door hun intacte ledemaat werden uitgezonden.

Als volgende stap begonnen de onderzoekers een manier waarop deze elektrische signalen commando's naar een prothetisch ledemaat genereren en tegelijkertijd feedback krijgen van het ledemaat over zijn positie tijdens het lopen.

Op die manier kan een geamputeerde bij een AMI-operatie zowel een beenprothese controleren als de feedback gebruiken om automatisch zijn looppatroon aan te passen als dat nodig is.

Het nieuwe onderzoek laat zien dat de sensorische feedback zich inderdaad vertaalt in een soepele, soepele, soepele loop. bijna natuurlijk vermogen om te lopen en obstakels te overwinnen.

In het onderzoek vergeleken onderzoekers zeven AMI-geamputeerden met zeven mensen die traditionele amputaties onder de knie hadden.

Alle deelnemers gebruikten hetzelfde type bionische been: een prothese met een aangedreven enkel, uitgerust met elektroden die elektrische signalen kunnen ontvangen van de belangrijkste spiergroepen van het been.

Deze signalen worden ingevoerd in een robotcontroller die de prothese helpt te berekenen hoeveel de enkel moet worden gebogen, hoeveel koppel moet worden uitgeoefend en hoeveel kracht moet worden geleverd.

Onderzoekers testten alle geamputeerden met waterpas -lopen op de grond, een helling oplopen, een helling aflopen, trappen op en af ​​lopen en op een vlakke ondergrond wandelen terwijl u obstakels ontwijkt.

Degenen die de AMI-amputatieoperatie hadden ondergaan, konden sneller lopen, in ongeveer hetzelfde tempo als mensen zonder amputaties.

Ze navigeerden ook gemakkelijker over obstakels en hadden een natuurlijkere beweging, zo blijkt uit de resultaten. Ze waren beter in staat de beweging van hun prothetische ledemaat te coördineren met die van hun natuurlijke ledemaat, en konden zich met ongeveer dezelfde kracht van de grond afzetten als iemand zonder amputatie.

"Het cohort dat geen AMI had, kon lopen, maar de bewegingen van de prothese waren niet natuurlijk, en hun bewegingen waren over het algemeen langzamer", zei de heer. in een persbericht van MIT.

Interessant genoeg vond de verbeterde beweging plaats, ook al was de hoeveelheid sensorische feedback die door AMI wordt gegeven minder dan 20% van de hoeveelheid die normaal wordt ontvangen door mensen die nog steeds hun volledige been hebben, merkten onderzoekers op.

"Een van de belangrijkste bevindingen hier is dat een kleine toename van de neurale feedback van je geamputeerde ledemaat de significante bionische neurale beheersbaarheid kan herstellen, tot een punt waarop je mensen in staat stelt om direct neuraal de snelheid van het lopen te controleren, zich aan te passen aan ander terrein en vermijd obstakels”, zegt hoofdonderzoeker Hyungeun Song, een postdoctoraal onderzoeker bij MIT's Media Lab.

Het doel van Herr is om uiteindelijk menselijke lichamen te ‘herbouwen’ door prothesen aan ledematen te hechten op een manier waardoor ze natuurlijk en normaal aanvoelen.

“Het probleem met deze langetermijnaanpak is dat de gebruiker zich nooit belichaamd zal voelen met zijn prothese. Ze zouden de prothese nooit zien als onderdeel van hun lichaam, als onderdeel van zichzelf,’ zei Herr. “De aanpak die we volgen is proberen de hersenen van de mens op een alomvattende manier te verbinden met de elektromechanica.”

Bronnen

  • MIT, persbericht, 1 juli 2024

    • Disclaimer: Statistische gegevens in medische artikelen geven algemene trends weer en hebben geen betrekking op individuen. Individuele factoren kunnen sterk variëren. Vraag altijd persoonlijk medisch advies voor individuele beslissingen over de gezondheidszorg.

    Bron: HealthDay

    Geplaatst : 2024-07-02 01:15

    Lees verder

    Disclaimer

    Er is alles aan gedaan om ervoor te zorgen dat de informatie die wordt verstrekt door Drugslib.com accuraat en up-to-date is -datum en volledig, maar daarvoor wordt geen garantie gegeven. De hierin opgenomen geneesmiddelinformatie kan tijdgevoelig zijn. De informatie van Drugslib.com is samengesteld voor gebruik door zorgverleners en consumenten in de Verenigde Staten en daarom garandeert Drugslib.com niet dat gebruik buiten de Verenigde Staten gepast is, tenzij specifiek anders aangegeven. De geneesmiddeleninformatie van Drugslib.com onderschrijft geen geneesmiddelen, diagnosticeert geen patiënten of beveelt geen therapie aan. De geneesmiddeleninformatie van Drugslib.com is een informatiebron die is ontworpen om gelicentieerde zorgverleners te helpen bij de zorg voor hun patiënten en/of om consumenten te dienen die deze service zien als een aanvulling op en niet als vervanging voor de expertise, vaardigheden, kennis en beoordelingsvermogen van de gezondheidszorg. beoefenaars.

    Het ontbreken van een waarschuwing voor een bepaald medicijn of een bepaalde medicijncombinatie mag op geen enkele manier worden geïnterpreteerd als een indicatie dat het medicijn of de medicijncombinatie veilig, effectief of geschikt is voor een bepaalde patiënt. Drugslib.com aanvaardt geen enkele verantwoordelijkheid voor enig aspect van de gezondheidszorg die wordt toegediend met behulp van de informatie die Drugslib.com verstrekt. De informatie in dit document is niet bedoeld om alle mogelijke toepassingen, aanwijzingen, voorzorgsmaatregelen, waarschuwingen, geneesmiddelinteracties, allergische reacties of bijwerkingen te dekken. Als u vragen heeft over de medicijnen die u gebruikt, neem dan contact op met uw arts, verpleegkundige of apotheker.

    Populaire trefwoorden