Protezy nóg kontrolowane przez własny układ nerwowy człowieka zapewniają naturalny chód

Śledź Drugslib na

Przegląd medyczny przeprowadzony przez Carmen Pope, BPharm. Ostatnia aktualizacja: 1 lipca 2024 r.

Autor: Dennis Thompson Reporter HealthDay

PONIEDZIAŁEK, 1 lipca 2024 r. — „Inteligentne” protezy nóg mogą pomóc osobom po amputacji osiągnąć naturalny chód, ale odbywa się to za pomocą robotycznych czujników i algorytmów, które przesuwają kończynę do przodu z określoną prędkością.

A lepszym sposobem byłoby zapewnienie ludziom pełnej kontroli nad kończyną poprzez układ nerwowy – i właśnie to twierdzi zespół badawczy z MIT.

Eksperymentalny zabieg chirurgiczny w połączeniu z najnowocześniejszą kończyną robota może przywrócić całkowicie naturalny chód, w pełni napędzany przez własny układ nerwowy danej osoby, jak podają naukowcy w wydaniu czasopisma z 1 lipca Medycyna naturalna.

Zabieg ponownie łączy mięśnie kikuta, umożliwiając pacjentom uzyskanie Naukowcy wyjaśnili, że otrzymują dokładne informacje zwrotne w czasie rzeczywistym na temat położenia protezy kończyny podczas chodzenia.

Siedmiu pacjentów, którzy przeszli tę operację, było w stanie chodzić szybciej, unikać przeszkód i wspinać się po schodach znacznie bardziej naturalnie niż osoby po tradycyjnej amputacji.

„Nikt nie był w stanie wykazać takiego poziomu kontroli mózgu wytwarzający naturalny chód, którego ruchem steruje układ nerwowy człowieka, a nie algorytm sterujący robotem” – powiedział starszy badacz Hugh Herr, współdyrektor Centrum Bioniki K. Lisy Yang na MIT.

Większość ruchów ramion i nóg jest kontrolowana przez pary mięśni, które na zmianę rozciągają się i kurczą, jak twierdzą badacze w notatkach informacyjnych.

Tradycyjna amputacja poniżej kolana zakłóca interakcję tych sparowanych mięśni, utrudniając układowi nerwowemu śledzenie i kontrolowanie ruchu.

W rezultacie osoby po tego rodzaju amputacji mają trudności z kontrolowaniem protezy nogi, ponieważ nie mogą dokładnie wyczuć, gdzie noga znajduje się w przestrzeni. Muszą polegać na robotycznych kontrolerach i czujnikach, aby ustalić chód i dostosować się do pochyłości i przeszkód.

Aby pomóc ludziom uzyskać pełną kontrolę neuronową nad protezami nóg, Herr i jego współpracownicy opracowali coś, co nazywają agonistą-antagonistą Operacja interfejsu mięśniowo-nerwowego (AMI).

Zamiast po prostu przecinać pary mięśni, operacja AMI łączy dwa końce mięśni. W ten sposób nadal dynamicznie komunikują się ze sobą wewnątrz tego, co pozostało z nogi.

Operację AMI można wykonać podczas amputacji lub podczas procedury kontrolnej po początkowej amputacji – twierdzą naukowcy.

Badanie przeprowadzone w 2021 r. w laboratorium Herra wykazało, że mięśnie kończyny poddanej operacji AMI wytwarzały sygnały elektryczne podobne do tych emitowanych przez nieuszkodzoną kończynę.

W kolejnym kroku naukowcy zaczęli zastanawiać się nad mechanizmem sposób, w jaki te sygnały elektryczne mogą generować polecenia dla protezowej kończyny, a jednocześnie otrzymywać od kończyny informację zwrotną na temat jej pozycji podczas chodzenia.

W ten sposób osoba po amputacji po zabiegu AMI mogłaby zarówno kontrolować protezę nogi, jak i wykorzystywać informacje zwrotne do automatycznego dostosowywania chodu w razie potrzeby.

Nowe badanie pokazuje, że informacje zwrotne sensoryczne rzeczywiście przekładają się na płynny, niemal naturalną zdolność chodzenia i pokonywania przeszkód.

W badaniu naukowcy porównali siedem osób po amputacji AMI z siedmioma osobami, które przeszły tradycyjną amputację poniżej kolana.

Wszyscy uczestnicy używali tego samego typu bionicznej nogi – protezy z napędzaną kostką, wyposażone w elektrody, które mogą odbierać sygnały elektryczne z głównych grup mięśni nogi.

Sygnały te są wprowadzane do automatycznego kontrolera, który pomaga protezie obliczyć, jak bardzo należy zgiąć kostkę, jaki moment obrotowy zastosować i jaką moc dostarczyć.

Naukowcy przetestowali wszystkie osoby po amputacji z poziomem -chodzenie po ziemi, wchodzenie po zboczu, schodzenie z rampy, wchodzenie i schodzenie po schodach oraz spacerowanie po płaskiej powierzchni, unikając przeszkód.

Osoby, które przeszły operację amputacji AMI, mogły chodzić szybciej, mniej więcej z taką samą szybkością, jak osoby bez amputacji.

Łatwiej pokonywały przeszkody i miały bardziej naturalny ruch, jak pokazują wyniki. Byli w stanie lepiej koordynować ruch protetycznej kończyny z ruchami naturalnej kończyny i potrafili odepchnąć się od ziemi z mniej więcej taką samą siłą, jak osoba bez amputacji.

„W grupie, która nie przeszła AMI, mogły chodzić, ale ruchy protezy nie były naturalne, a ich ruchy były ogólnie wolniejsze” – powiedział Herr. w komunikacie prasowym MIT.

Co ciekawe, naukowcy zauważyli, że poprawa ruchu nastąpiła, mimo że ilość informacji sensorycznych dostarczanych przez AMI stanowi mniej niż 20% tej, którą zwykle otrzymują osoby, które nadal mają pełną nogę.

„Jednym z głównych odkryć jest to, że niewielki wzrost sprzężenia zwrotnego neuronowego z amputowanej kończyny może przywrócić znaczną bioniczną kontrolę neuronalną do punktu, w którym ludzie mogą bezpośrednio nerwowo kontrolować prędkość chodzenia, dostosowywać się do innego terenu i unikaj przeszkód” – powiedział główny badacz Hyungeun Song, pracownik naukowy ze stopniem doktora w dziale Media MIT Laboratorium.

Celem Herra jest ostateczne „odbudowanie” ludzkiego ciała poprzez połączenie protez z kończynami w sposób, który sprawi, że będą się one wydawać naturalne i normalne.

„Problem z tym długoterminowym podejściem polega na tym, że użytkownik nigdy nie czułby się ucieleśniony dzięki swojej protezie. Nigdy nie postrzegaliby protezy jako części swojego ciała, części siebie” – powiedział Herr. „Przyjęte przez nas podejście polega na kompleksowym połączeniu ludzkiego mózgu z elektromechaniką.”

Źródła

  • MIT, komunikat prasowy, 1 lipca 2024 r.

    • Zastrzeżenie: Dane statystyczne zawarte w artykułach medycznych przedstawiają ogólne trendy i nie dotyczą poszczególnych osób. Indywidualne czynniki mogą się znacznie różnić. Zawsze zasięgaj spersonalizowanej porady lekarskiej w przypadku podejmowania indywidualnych decyzji dotyczących opieki zdrowotnej.

    Źródło: Dzień Zdrowia

    Wysłano : 2024-07-02 01:15

    Czytaj więcej

    Zastrzeżenie

    Dołożono wszelkich starań, aby informacje dostarczane przez Drugslib.com były dokładne i aktualne -data i kompletność, ale nie udziela się na to żadnej gwarancji. Informacje o lekach zawarte w niniejszym dokumencie mogą mieć charakter wrażliwy na czas. Informacje na stronie Drugslib.com zostały zebrane do użytku przez pracowników służby zdrowia i konsumentów w Stanach Zjednoczonych, dlatego też Drugslib.com nie gwarantuje, że użycie poza Stanami Zjednoczonymi jest właściwe, chyba że wyraźnie wskazano inaczej. Informacje o lekach na Drugslib.com nie promują leków, nie diagnozują pacjentów ani nie zalecają terapii. Informacje o lekach na Drugslib.com to źródło informacji zaprojektowane, aby pomóc licencjonowanym pracownikom służby zdrowia w opiece nad pacjentami i/lub służyć konsumentom traktującym tę usługę jako uzupełnienie, a nie substytut wiedzy specjalistycznej, umiejętności, wiedzy i oceny personelu medycznego praktycy.

    Brak ostrzeżenia dotyczącego danego leku lub kombinacji leków w żadnym wypadku nie powinien być interpretowany jako wskazanie, że lek lub kombinacja leków jest bezpieczna, skuteczna lub odpowiednia dla danego pacjenta. Drugslib.com nie ponosi żadnej odpowiedzialności za jakikolwiek aspekt opieki zdrowotnej zarządzanej przy pomocy informacji udostępnianych przez Drugslib.com. Informacje zawarte w niniejszym dokumencie nie obejmują wszystkich możliwych zastosowań, wskazówek, środków ostrożności, ostrzeżeń, interakcji leków, reakcji alergicznych lub skutków ubocznych. Jeśli masz pytania dotyczące przyjmowanych leków, skontaktuj się ze swoim lekarzem, pielęgniarką lub farmaceutą.

    Popularne słowa kluczowe