Chân giả được điều khiển bởi hệ thống thần kinh của chính người mang lại dáng đi tự nhiên

Theo dõi Drugslib trên

Được Carmen Pope, BPharm xem xét về mặt y tế. Cập nhật lần cuối vào ngày 1 tháng 7 năm 2024.

Bởi Dennis Thompson HealthDay Phóng viên

THỨ HAI, ngày 1 tháng 7 năm 2024 -- Chân giả “thông minh” có thể giúp người cụt chi có được dáng đi tự nhiên, nhưng việc này được thực hiện thông qua các cảm biến robot và thuật toán giúp đẩy chi về phía trước với tốc độ định trước.

A Cách tốt hơn là trao cho mọi người toàn quyền kiểm soát chi thông qua hệ thần kinh của họ -- và đó chính là điều mà nhóm nghiên cứu MIT cho biết đã thực hiện được.

Một quy trình phẫu thuật thử nghiệm kết hợp với cánh tay robot tiên tiến có thể khôi phục dáng đi hoàn toàn tự nhiên, được điều khiển hoàn toàn bởi hệ thần kinh của chính con người, các nhà nghiên cứu báo cáo trên tạp chí số ra ngày 1 tháng 7 Y học tự nhiên.

Thủ thuật kết nối lại các cơ ở phần chi còn lại, cho phép bệnh nhân nhận được các nhà nghiên cứu giải thích, phản hồi chính xác, theo thời gian thực về vị trí của chi giả khi đi bộ.

Bảy bệnh nhân trải qua cuộc phẫu thuật này đã có thể đi bộ nhanh hơn, tránh chướng ngại vật và leo cầu thang một cách tự nhiên hơn nhiều so với những người bị cắt cụt chi truyền thống.

“Không ai có thể cho thấy mức độ kiểm soát não bộ này nhà nghiên cứu cao cấp Hugh Herr, đồng giám đốc Trung tâm Sinh học K. Lisa Yang tại MIT.

Hầu hết các chuyển động của cánh tay và chân được điều khiển bởi các cặp cơ thay phiên nhau duỗi và co lại, các nhà nghiên cứu cho biết trong ghi chú cơ bản.

Việc cắt cụt dưới đầu gối truyền thống làm gián đoạn sự tương tác của các cặp cơ này, khiến hệ thần kinh khó theo dõi và kiểm soát chuyển động.

Kết quả là, những người bị cụt chi như vậy gặp khó khăn trong việc kiểm soát chân giả vì họ không thể cảm nhận chính xác vị trí của chân đó trong không gian. Họ phải dựa vào bộ điều khiển và cảm biến robot để thiết lập dáng đi cũng như điều chỉnh theo độ dốc và chướng ngại vật.

Để giúp mọi người đạt được khả năng kiểm soát thần kinh hoàn toàn đối với chân giả của mình, Herr và các đồng nghiệp của ông đã phát triển cái mà họ gọi là cơ chế chủ vận-đối kháng phẫu thuật giao diện thần kinh cơ (AMI).

Thay vì chỉ cắt đứt các cặp cơ, phẫu thuật AMI sẽ kết nối hai đầu cơ. Bằng cách đó, chúng vẫn liên lạc linh hoạt với nhau bên trong phần bên trái của chân.

Phẫu thuật AMI có thể được thực hiện trong quá trình cắt cụt chi hoặc trong quá trình theo dõi sau lần cắt cụt ban đầu, các nhà nghiên cứu cho biết.

Một nghiên cứu năm 2021 của phòng thí nghiệm của Herr đã phát hiện ra rằng các cơ của một chi được điều trị bằng phẫu thuật AMI tạo ra các tín hiệu điện tương tự như tín hiệu phát ra từ chi còn nguyên vẹn của họ.

Bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm ra một cách để những tín hiệu điện đó tạo ra mệnh lệnh đến một chi giả, đồng thời nhận được phản hồi từ chi đó về vị trí của nó khi đi bộ.

Bằng cách đó, một người cụt chi do phẫu thuật AMI có thể vừa điều khiển chân giả vừa sử dụng phản hồi để tự động điều chỉnh dáng đi của họ khi cần.

Nghiên cứu mới cho thấy phản hồi cảm giác thực sự chuyển thành một chuyển động mượt mà, khả năng đi lại và vượt chướng ngại vật gần như tự nhiên.

Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã so sánh bảy người bị cụt AMI với bảy người bị cắt cụt dưới đầu gối truyền thống.

Tất cả những người tham gia đều sử dụng cùng một loại chân sinh học -- một chân giả có mắt cá chân trợ lực, được trang bị các điện cực có thể nhận tín hiệu điện từ các nhóm cơ chính của chân.

Những tín hiệu này được đưa vào bộ điều khiển robot giúp bộ phận giả tính toán mức độ uốn cong mắt cá chân, mức độ mô-men xoắn cần áp dụng và mức độ cung cấp lực.

Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra mức độ của tất cả những người bị cụt chi -đi bộ trên mặt đất, đi lên dốc, đi xuống dốc, leo lên xuống cầu thang và đi dạo trên bề mặt bằng phẳng trong khi tránh chướng ngại vật.

Những người được phẫu thuật cắt cụt AMI có thể đi bộ nhanh hơn, tương đương với những người không bị cụt chi.

Kết quả cho thấy, họ cũng vượt qua chướng ngại vật dễ dàng hơn và di chuyển tự nhiên hơn. Họ có khả năng phối hợp chuyển động của chi giả với chi tự nhiên tốt hơn và có thể đẩy lên khỏi mặt đất với lực tương đương với người không bị cắt cụt chi.

“Nhóm thuần tập không có AMI, họ có thể đi lại, nhưng chuyển động của chân giả không tự nhiên và chuyển động của họ nhìn chung chậm hơn,” Herr nói. trong một bản tin của MIT.

Điều thú vị là, chuyển động được cải thiện xảy ra mặc dù lượng phản hồi cảm giác do AMI cung cấp ít hơn 20% so với lượng phản hồi mà những người vẫn còn nguyên chân thường nhận được, các nhà nghiên cứu lưu ý.

“Một trong những phát hiện chính ở đây là sự gia tăng nhỏ trong phản hồi thần kinh từ chi bị cụt của bạn có thể khôi phục khả năng kiểm soát thần kinh sinh học đáng kể, đến mức bạn cho phép mọi người trực tiếp kiểm soát tốc độ đi bộ bằng thần kinh, thích ứng với các địa hình khác nhau và tránh chướng ngại vật,” nhà nghiên cứu chính Hyungeun Song, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Truyền thông của MIT, cho biết Lab.

Mục tiêu cuối cùng của Herr là "tái tạo" cơ thể con người bằng cách liên kết các bộ phận giả với các chi theo cách khiến chúng cảm thấy tự nhiên và bình thường.

“Vấn đề với cách tiếp cận lâu dài đó là người dùng sẽ không bao giờ cảm thấy được thể hiện bằng bộ phận giả của họ. Họ sẽ không bao giờ coi bộ phận giả là một phần cơ thể của họ, một phần của bản thân họ,” Herr nói. “Phương pháp tiếp cận mà chúng tôi đang thực hiện là cố gắng kết nối toàn diện bộ não của con người với cơ điện tử.”

Nguồn

  • MIT, bản tin, ngày 1 tháng 7 năm 2024

    • Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Dữ liệu thống kê trong các bài báo y tế cung cấp các xu hướng chung và không liên quan đến cá nhân. Các yếu tố cá nhân có thể khác nhau rất nhiều. Luôn tìm kiếm lời khuyên y tế cá nhân cho các quyết định chăm sóc sức khỏe cá nhân.

    Nguồn: HealthDay

    Đã đăng : 2024-07-02 01:15

    Đọc thêm

    Tuyên bố từ chối trách nhiệm

    Chúng tôi đã nỗ lực hết sức để đảm bảo rằng thông tin do Drugslib.com cung cấp là chính xác, cập nhật -ngày và đầy đủ, nhưng không có đảm bảo nào được thực hiện cho hiệu ứng đó. Thông tin thuốc trong tài liệu này có thể nhạy cảm về thời gian. Thông tin về Drugslib.com đã được biên soạn để các bác sĩ chăm sóc sức khỏe và người tiêu dùng ở Hoa Kỳ sử dụng và do đó Drugslib.com không đảm bảo rằng việc sử dụng bên ngoài Hoa Kỳ là phù hợp, trừ khi có quy định cụ thể khác. Thông tin thuốc của Drugslib.com không xác nhận thuốc, chẩn đoán bệnh nhân hoặc đề xuất liệu pháp. Thông tin thuốc của Drugslib.com là nguồn thông tin được thiết kế để hỗ trợ các bác sĩ chăm sóc sức khỏe được cấp phép trong việc chăm sóc bệnh nhân của họ và/hoặc phục vụ người tiêu dùng xem dịch vụ này như một sự bổ sung chứ không phải thay thế cho chuyên môn, kỹ năng, kiến ​​thức và đánh giá về chăm sóc sức khỏe các học viên.

    Việc không có cảnh báo đối với một loại thuốc hoặc sự kết hợp thuốc nhất định không được hiểu là chỉ ra rằng loại thuốc hoặc sự kết hợp thuốc đó là an toàn, hiệu quả hoặc phù hợp với bất kỳ bệnh nhân nào. Drugslib.com không chịu bất kỳ trách nhiệm nào đối với bất kỳ khía cạnh nào của việc chăm sóc sức khỏe được quản lý với sự hỗ trợ của thông tin Drugslib.com cung cấp. Thông tin trong tài liệu này không nhằm mục đích bao gồm tất cả các công dụng, hướng dẫn, biện pháp phòng ngừa, cảnh báo, tương tác thuốc, phản ứng dị ứng hoặc tác dụng phụ có thể có. Nếu bạn có thắc mắc về loại thuốc bạn đang dùng, hãy hỏi bác sĩ, y tá hoặc dược sĩ.

    Từ khóa phổ biến