Протезы ног, управляемые собственной нервной системой человека, обеспечивают естественную походку

Следите за Drugslib на

Медицинская проверка Кармен Поуп, BPharm. Последнее обновление: 1 июля 2024 г.

Деннис Томпсон, репортер HealthDay

ПОНЕДЕЛЬНИК, 1 июля 2024 г. – «Умные» протезы ног могут помочь людям с ампутированными конечностями достичь естественной походки, но это делается с помощью роботизированных датчиков и алгоритмов, которые продвигают конечность вперед с заданной скоростью.

A Лучшим способом было бы дать людям полный контроль над конечностью через их нервную систему - и именно это, по словам исследовательской группы Массачусетского технологического института, и было сделано.

Экспериментальная хирургическая процедура в сочетании с новейшей роботизированной конечностью может восстановить полностью естественную походку, полностью управляемую собственной нервной системой человека, сообщают исследователи в выпуске журнала от 1 июля Природная медицина.

Процедура восстанавливает соединение мышц культи конечности, позволяя пациентам получать Исследователи объяснили, что точная информация в режиме реального времени о положении протеза конечности во время ходьбы.

Семь пациентов, перенесших эту операцию, смогли ходить быстрее, избегать препятствий и подниматься по лестнице гораздо более естественно, чем люди с традиционной ампутацией.

«Никто не смог продемонстрировать такой уровень контроля мозга это обеспечивает естественную походку, при которой движением управляет нервная система человека, а не роботизированный алгоритм управления», — сказал старший исследователь Хью Херр, содиректор Центра бионики К. Лизы Янг при Массачусетском технологическом институте.

Большая часть движений рук и ног контролируется парами мышц, которые по очереди растягиваются и сокращаются, сообщают исследователи в справочных заметках.

Традиционная ампутация ниже колена нарушает взаимодействие этих парных мышц. что затрудняет нервной системе отслеживание и контроль движений.

В результате людям с такой ампутацией сложно управлять протезом ноги, поскольку они не могут точно определить, где находится нога в пространстве. Им приходится полагаться на роботизированные контроллеры и датчики, чтобы наладить походку и приспособиться к склонам и препятствиям.

Чтобы помочь людям достичь полного нейронного контроля над своими протезами ног, Герр и его коллеги разработали то, что они называют агонистом-антагонистом. хирургия мионеврального интерфейса (АМИ).

Вместо простого разделения пар мышц при хирургическом вмешательстве при ОИМ соединяются два конца мышц. Таким образом, они по-прежнему динамически взаимодействуют друг с другом внутри того, что осталось от ноги.

Операцию по поводу ОИМ можно провести во время ампутации или во время последующей процедуры после первоначальной ампутации, говорят исследователи.

Исследование, проведенное в лаборатории Герра в 2021 году, показало, что мышцы конечности, перенесшей операцию по поводу ОИМ, производят электрические сигналы, аналогичные тем, которые излучает неповрежденная конечность.

В качестве следующего шага исследователи начали выяснять способ, с помощью которого эти электрические сигналы генерируют команды для протезной конечности и в то же время получают от конечности обратную связь о ее положении во время ходьбы.

Таким образом, человек с ампутированной конечностью после операции по поводу ОИМ может одновременно управлять протезом ноги и использовать обратную связь для автоматической корректировки своей походки по мере необходимости.

Новое исследование показывает, что сенсорная обратная связь действительно преобразуется в плавную и плавную походку. почти естественная способность ходить и преодолевать препятствия.

В ходе исследования исследователи сравнили семь человек с ампутированными конечностями при ОИМ с семью людьми, у которых была традиционная ампутация ниже колена.

Все участники использовали один и тот же тип бионической ноги — протез с приводной лодыжкой, оснащен электродами, способными принимать электрические сигналы от основных групп мышц ноги.

Эти сигналы подаются в роботизированный контроллер, который помогает протезу рассчитать, насколько сильно нужно согнуть лодыжку, какой крутящий момент приложить и какую мощность передать.

Исследователи проверили уровень всех людей с ампутированными конечностями. -ходьба по земле, подъем по склону, спуск по пандусу, подъем и спуск по лестнице, прогулка по ровной поверхности, избегая препятствий.

Те, кто перенес операцию по ампутации ОИМ, могли ходить быстрее, примерно с той же скоростью, что и люди без ампутаций.

Они также легче преодолевали препятствия и двигались более естественно, как показывают результаты. Они могли лучше координировать движение своей протезной конечности с движением своей естественной конечности и могли отталкиваться от земли примерно с той же силой, что и человек без ампутации.

«Когорта, у которой не было ОИМ, могла ходить, но движения протеза не были естественными, и их движения в целом были медленнее», — сказал Герр. в пресс-релизе Массачусетского технологического института.

Интересно, что улучшение движений произошло даже несмотря на то, что количество сенсорной обратной связи, обеспечиваемой AMI, составляет менее 20% от той, которую обычно получают люди, у которых все еще есть целая нога, отмечают исследователи.

«Один из основных выводов заключается в том, что небольшое увеличение нейронной обратной связи от ампутированной конечности может восстановить значительную бионическую нейронную управляемость до такой степени, что вы позволите людям напрямую нейронно контролировать скорость ходьбы, адаптироваться к различной местности и избегайте препятствий», — сказал ведущий исследователь Хёнгын Сон, постдокторант в Массачусетском технологическом институте СМИ. Лаборатория.

Цель Герра — в конечном итоге «перестроить» человеческие тела, прикрепив протезы к конечностям таким образом, чтобы они чувствовали себя естественными и нормальными.

Проблема такого долгосрочного подхода в том, что пользователь никогда не почувствует себя воплощенным в своем протезе. Они никогда не будут рассматривать протез как часть своего тела, часть себя», — сказал Герр. «Подход, который мы применяем, заключается в попытке всесторонне связать мозг человека с электромеханикой».

Источники

  • MIT, пресс-релиз, 1 июля 2024 г.

    • Отказ от ответственности: Статистические данные в медицинских статьях отражают общие тенденции и не касаются отдельных лиц. Индивидуальные факторы могут сильно различаться. Всегда обращайтесь за индивидуальной медицинской консультацией для принятия индивидуальных медицинских решений.

    Источник: HealthDay

    Опубликовано : 2024-07-02 01:15

    Читать далее

    Отказ от ответственности

    Мы приложили все усилия, чтобы гарантировать, что информация, предоставляемая Drugslib.com, является точной и соответствует -дата и полная информация, но никаких гарантий на этот счет не предоставляется. Содержащаяся здесь информация о препарате может меняться с течением времени. Информация Drugslib.com была собрана для использования медицинскими работниками и потребителями в Соединенных Штатах, и поэтому Drugslib.com не гарантирует, что использование за пределами Соединенных Штатов является целесообразным, если специально не указано иное. Информация о лекарствах на сайте Drugslib.com не рекламирует лекарства, не диагностирует пациентов и не рекомендует терапию. Информация о лекарствах на сайте Drugslib.com — это информационный ресурс, предназначенный для помощи лицензированным практикующим врачам в уходе за своими пациентами и/или для обслуживания потребителей, рассматривающих эту услугу как дополнение, а не замену опыта, навыков, знаний и суждений в области здравоохранения. практики.

    Отсутствие предупреждения для данного препарата или комбинации препаратов никоим образом не должно быть истолковано как указание на то, что препарат или комбинация препаратов безопасны, эффективны или подходят для конкретного пациента. Drugslib.com не несет никакой ответственности за какой-либо аспект здравоохранения, администрируемый с помощью информации, предоставляемой Drugslib.com. Информация, содержащаяся в настоящем документе, не предназначена для охвата всех возможных вариантов использования, направлений, мер предосторожности, предупреждений, взаимодействия лекарств, аллергических реакций или побочных эффектов. Если у вас есть вопросы о лекарствах, которые вы принимаете, проконсультируйтесь со своим врачом, медсестрой или фармацевтом.

    Популярные ключевые слова