Человек с ампутированной конечностью выше локтя управляет отдельными бионическими пальцами

Feb 20, 2024

4 августа 2023 г. Реабилитационный центр Конн Гастингс

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали новую технику, которая может позволить людям с ампутированными конечностями выше локтя лучше использовать роботизированные протезы, в том числе выполнять отдельные движения пальцами. В отличие от людей с ампутированной конечностью ниже локтя, у этих пациентов более ограниченное количество остаточных мышц, с помощью которых можно осуществлять точный контроль над множеством бионических структур, таких как бионические пальцы. Чтобы решить эту проблему, исследователи провели хирургическую процедуру на человеке с ампутированной конечностью выше локтя и перенастроили его периферические нервы, чтобы создать небольшие нервно-мышечные конструкции, которые обслуживаются множеством датчиков. Это значительно увеличило способность человека с ампутированной конечностью осуществлять специфический контроль над несколькими элементами роботизированного протеза и может стать дорожной картой для повышения ловкости и контроля таких пациентов.

Роботизированные протезы — это огромный шаг вперед в предоставлении людям с ампутированными конечностями возможности восстановить часть своей способности выполнять повседневные задачи. Однако ампутации различаются в зависимости от того, где они выполняются на конечности. В целом, у людей с ампутированными конечностями при ампутации ниже локтя остаются многочисленные небольшие остаточные мышцы, которые потенциально можно использовать для управления такими аспектами роботизированной конечности, как движение отдельных пальцев. Однако при ампутациях выше локтя остается меньше возможностей с точки зрения оставшихся мышц, которые можно использовать для управления протезом.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали новый подход, который может дать людям с ампутированными конечностями выше локтя больший выбор. Они провели процедуру на человеке с ампутированной конечностью, который вызвался участвовать в проекте, хирургическим путем рассекли периферические нервы в оставшейся части плеча и перенаправили некоторые из них на небольшие свободные мышечные трансплантаты, которые также включали небольшие электроды. По сути, это создало целую серию искусственных нервно-мышечных конструкций, которые пациент мог использовать для активации отдельных компонентов бионической конечности.

Новая нервно-мышечная архитектура была соединена с бионической конечностью посредством титанового имплантата, который команда хирургическим путем добавила к остаточной кости, обеспечив большую прочность и комфорт по сравнению с классической «гнездовой» установкой. Когда пациент активирует нервно-мышечные конструкции по определенным шаблонам, алгоритмы ИИ интерпретируют его намерения с учетом конкретных движений его бионической конечности.

«В этой статье мы показываем, что переподключение нервов к различным мышечным объектам распределенным и одновременным образом не только возможно, но и способствует улучшению контроля над протезированием», — сказал Макс Ортис Каталан, исследователь, участвовавший в исследовании. «Ключевой особенностью нашей работы является то, что у нас есть возможность клинически реализовывать более совершенные хирургические процедуры и встраивать датчики в нервно-мышечные конструкции во время операции, которые мы затем подключаем к электронной системе протеза через остеоинтегрированный интерфейс. Алгоритмы искусственного интеллекта позаботятся обо всем остальном».

Посмотрите несколько видеороликов, объясняющих и демонстрирующих исследование ниже:

Исследование в журнале Science Translational Medicine: Улучшение контроля над протезом конечности путем хирургического создания электронейромышечных конструкций с имплантированными электродами.

Источник: Технологический университет Чалмерса

Конн Гастингс

Конн Гастингс получил докторскую степень в Королевском колледже хирургов в Ирландии за свою работу в области доставки лекарств, исследуя потенциал инъекционных гидрогелей для доставки клеток, лекарств и наночастиц при лечении рака и сердечно-сосудистых заболеваний. После получения докторской степени и завершения года постдокторских исследований Конн продолжил карьеру в академической публикации, а затем стал штатным научным писателем и редактором, сочетая свой опыт в области биомедицинских наук со страстью к письменному общению.