Протези ніг, керовані власною нейронною системою людини, забезпечують природну ходу

Підпишіться на Drugslib

Медичний огляд Кармен Поуп, BPharm. Востаннє оновлено 1 липня 2024 р.

Автор: Денніс Томпсон, репортер HealthDay

ПОНЕДІЛОК, 1 липня 2024 р. — «Розумні» протези ніг можуть допомогти людям з ампутованими кінцівками досягти природної ходи, але це робиться за допомогою роботизованих датчиків і алгоритмів, які рухають кінцівку вперед із заданою швидкістю.

A кращим способом було б дати людям повний контроль над кінцівкою через їхню нервову систему – і це саме те, що команда дослідників MIT каже, що це зроблено.

Експериментальна хірургічна процедура в поєднанні з передовою роботизованою кінцівкою може відновити цілком природну ходьбу, повністю керовану власною нервовою системою людини, повідомляють дослідники в номері журналу за 1 липня Nature Medicine.

Процедура відновлює з’єднання м’язів залишкової кінцівки, що дозволяє пацієнтам отримувати Дослідники пояснили, що точний зворотний зв’язок у режимі реального часу щодо положення їхніх протезів під час ходьби.

Сім пацієнтів, які перенесли цю операцію, змогли швидше ходити, уникати перешкод і підніматися сходами набагато природніше, ніж люди з традиційною ампутацією.

«Ніхто не міг продемонструвати такий рівень контролю мозку. який створює природну ходу, коли нервова система людини контролює рух, а не роботизований алгоритм керування», – сказав старший дослідник Г'ю Герр, співдиректор Центру біоніки імені К. Лізи Янг в MIT.

Більшість рухів рук і ніг контролюється парами м’язів, які по черзі розтягуються і скорочуються, кажуть дослідники у довідкових примітках.

Традиційна ампутація нижче коліна порушує взаємодію цих парних м’язів, що ускладнює нервовій системі відстеження та контроль за рухами.

Як наслідок, людям із такою ампутацією важко контролювати протез ноги, оскільки вони не можуть точно відчути, де знаходиться нога в просторі. Вони повинні покладатися на роботизовані контролери та датчики, щоб налагодити ходу при ходьбі та пристосуватися до схилів і перешкод.

Щоб допомогти людям досягти повного нервового контролю над своїми протезами ніг, Герр і його колеги розробили те, що вони називають агоністом-антагоністом. хірургія міоневрального інтерфейсу (ГІМ).

Замість того, щоб просто розривати пари м’язів, операція на ГІМ натомість з’єднує два кінці м’язів. Таким чином вони все ще динамічно спілкуються один з одним всередині того, що залишилося від ноги.

Хірургію ГІМ можна зробити під час ампутації або під час подальшої процедури після початкової ампутації, кажуть дослідники.

Дослідження 2021 року, проведене лабораторією Герра, показало, що м’язи кінцівки, яку лікували за допомогою хірургічного втручання ГІМ, створювали електричні сигнали, подібні до тих, що випромінювали їх неушкоджені кінцівки.

Наступним кроком дослідники почали з’ясовувати, спосіб, за допомогою якого ці електричні сигнали генерують команди для протезної кінцівки та водночас отримують зворотний зв’язок від кінцівки щодо її положення під час ходьби.

Таким чином пацієнт з ампутацією після хірургічного втручання ГІМ міг одночасно контролювати протез ноги та використовувати зворотний зв’язок для автоматичного коригування своєї ходи за потреби.

Нове дослідження показує, що сенсорний зворотний зв’язок справді перетворюється на плавне, майже природна здатність ходити та долати перешкоди.

У дослідженні дослідники порівняли сім осіб з ампутованими кінцівками ГІМ із сімома людьми, які зробили традиційну ампутацію нижче коліна.

Усі учасники використовували той самий тип біонічної ноги — протез із електроприводом щиколотки, оснащений електродами, які можуть отримувати електричні сигнали від основних груп м’язів ноги.

Ці сигнали подаються в роботизований контролер, який допомагає протезу розраховувати, наскільки потрібно зігнути щиколотку, який крутний момент докласти та яку потужність надати.

Дослідники перевірили всіх людей з ампутованими кінцівками на рівні - ходьба по землі, підйом по схилу, спуск по рампі, підйом і спуск по сходах і прогулянка по рівній поверхні, уникаючи перешкод.

Ті, хто переніс операцію з ампутації ГІМ, могли ходити швидше, приблизно так само, як і люди без ампутації.

Результати показують, що вони також легше долали перешкоди та рухалися природніше. Вони могли краще координувати рух своєї протезної кінцівки з рухом своєї природної кінцівки та могли відштовхнутися від землі приблизно з такою ж силою, як і людина без ампутації.

«Когорта, яка не мала ГІМ, могла ходити, але рухи протезів були неприродними, і їхні рухи були загалом повільнішими», — сказав Герр. у прес-релізі Массачусетського технологічного інституту.

Цікаво, що поліпшення рухів відбулося, навіть якщо обсяг сенсорного зворотного зв’язку, який надає AMI, становить менше 20% від того, який зазвичай отримують люди, які все ще мають повну ногу, зазначили дослідники.

«Одним із головних висновків тут є те, що невелике збільшення нейронного зворотного зв’язку від вашої ампутованої кінцівки може відновити значну біонічну нейронну керованість до точки, коли ви дозволяєте людям безпосередньо нейронно контролювати швидкість ходьби, адаптуватися до іншої місцевості та уникайте перешкод», – сказав провідний дослідник Хюн Сонг, докторант із медіа Массачусетського технологічного інституту. Лабораторія.

Мета Герра — остаточно «перебудувати» людські тіла шляхом прикріплення протезів до кінцівок таким чином, щоб вони виглядали природно та нормально.

«Проблема цього довгострокового підходу полягає в тому, що користувач ніколи не відчує себе втіленим у своєму протезі. Вони ніколи не розглядали б протез як частину свого тіла, частину себе», — сказав Герр. «Ми намагаємось пов’язати мозок людини з електромеханікою».

Джерела

  • MIT, прес-реліз, 1 липня 2024 р.

    • Відмова від відповідальності: Статистичні дані в медичних статтях містять загальні тенденції та не стосуються окремих осіб. Індивідуальні фактори можуть сильно відрізнятися. Завжди звертайтеся за індивідуальною медичною порадою для прийняття індивідуальних рішень щодо охорони здоров’я.

    Джерело: HealthDay

    Опубліковано : 2024-07-02 01:15

    Читати далі

    Відмова від відповідальності

    Було докладено всіх зусиль, щоб інформація, надана Drugslib.com, була точною, до -дата та повна, але жодних гарантій щодо цього не надається. Інформація про ліки, що міститься тут, може бути чутливою до часу. Інформація Drugslib.com була зібрана для використання медичними працівниками та споживачами в Сполучених Штатах, тому Drugslib.com не гарантує, що використання за межами Сполучених Штатів є доцільним, якщо спеціально не вказано інше. Інформація про ліки Drugslib.com не схвалює ліки, не ставить діагноз пацієнтів і не рекомендує терапію. Інформація про ліки на Drugslib.com – це інформаційний ресурс, призначений для допомоги ліцензованим медичним працівникам у догляді за їхніми пацієнтами та/або для обслуговування споживачів, які розглядають цю послугу як доповнення, а не заміну досвіду, навичок, знань і суджень у сфері охорони здоров’я. практиків.

    Відсутність попередження щодо певного препарату чи комбінації ліків у жодному разі не слід тлумачити як вказівку на те, що препарат чи комбінація препаратів є безпечними, ефективними чи прийнятними для будь-якого конкретного пацієнта. Drugslib.com не несе жодної відповідальності за будь-які аспекти медичної допомоги, що надається за допомогою інформації, яку надає Drugslib.com. Інформація, що міститься в цьому документі, не має на меті охопити всі можливі способи використання, інструкції, запобіжні заходи, попередження, лікарські взаємодії, алергічні реакції чи побічні ефекти. Якщо у вас є запитання щодо препаратів, які ви приймаєте, зверніться до свого лікаря, медсестри або фармацевта.

    Популярні ключові слова