Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Kontrolowana myślami proteza bioniczna działa!
Kontrolowana myślami proteza bioniczna działa!
Zac Vawter, 32-letni mężczyzna, który 4 lata temu stracił część nogi poniżej kolana w wyniku wypadku motocyklowego, jest pierwszą na świecie osobą po amputacji testującą kontrolowaną myślami bioniczną kończynę dolną. Proteza działa niemalże identycznie jak utracona część organizmu. Być może zastosowana technologia w ciągu najbliższych kilku lat pozwoli na przywrócenie osób po amputacjach do całkowitej sprawności ruchowej.

Zalety bionicznej protezy
W czasie gdy podobna technologia pozwoliła osobom po amputacjach kontrolować dzięki myślom bioniczne ramiona, Zac Vawter jest pierwszym, który kontroluje bioniczną nogę za pomocą impulsów z mózgu. Robotyczna noga, która dekoduje elektryczne sygnały docierające poprzez pozostały mięsień nogi Vawter'a, nie tylko interpretuje ich znaczenie, ale również posiada „mięsień ruchowy” (silnik) w kolanie i kostce, które pomagają pacjentowi wejść po schodach czy wykonywać inne czynności. Przy użyciu swojej robotycznej nogi Vawter może bezproblemowo zmieniać pozycję ciała. Proteza pozwala mu na swobodne siadanie, spacerowanie, chodzenie po schodach w górę i w dół, czy  pochylanie się. Nowa biotyczna proteza stanowi funkcjonalnie całkowite przeciwieństwo większości obecnie dostępnych protez nóg, które są bezwolne. To oznacza, że osoby z tymi urządzeniami musiały dotąd używać nienaruszonych kończyn by ciągnąć za sobą protezy. Tę wadę dostępnych do tej pory protez podkreślił Levi Hargrove z the Rehabilitation Institute of Chicago (RIC) Center for Bionic Medicine, zajmujący się badaniami nad protezami bionicznymi. Protezy posiadające silniki natomiast są kontrolowane za pomocą pilota lub wymagają od pacjenta nadmiernego poruszania się, np. stawiania bardzo dużych kroków zdrową nogą, przed zmianą czynności, co stanowi znaczną niedogodność. 
Jak opisał Vawter podczas testów, jego kontrolowana myślami robotyczna noga reaguje bardzo poprawnie na rozkazy wysyłane myślami, odczytuje gdzie chce iść i w jaki sposób chce iść mężczyzna. Różnice między stosowaniem tradycyjnej protezy i protezy bionicznej najlepiej odzwierciedla następujący przykład. Nosząc tradycyjną protezę podczas wchodzenia po schodach Vawter musiał zdrową stopę umieszczać na każdym stopniu, by móc następnie wciągnąć za sobą nogę z protezą. Natomiast posiadając bioniczną protezę Vawter funkcjonuje w swoim otoczeniu jak każda zdrowa osoba i może wchodzić po schodach krok za krokiem, stawiając stopy pojedynczo na stopniach.

Jak działa proteza bioniczna
Kiedy zdrowa osoba myśli o poruszaniu swoją dolną kończyną, sygnał z mózgu jest wysyłany w dół rdzeniem kręgowym i poprzez nerwy trafia do mięśni w nodze. Sytuacja komplikuje się gdy w grę wchodzą niedowłady. Gdy pojawia się problem amputacji, sygnały nerwowe, które na przykład niosą informację o chęci zgięcia kolana czy kostki, nie są w stanie dotrzeć do mięśnia efektorowego. By przezwyciężyć tę niesprawność, Vawter został poddany specjalnej operacji mającej na celu przekierowanie ścieżek sygnałów nerwowych tak, by mogły funkcjonować poprawnie we współpracy z protezą bioniczną. Następnie umieszczono na nodze mężczyzny elektrody aby mogły wykrywać elektryczne sygnały ze skurczy mięśniowych. Zainstalowany program komputerowy dekoduje natomiast sygnały w celu zinterpretowania zamierzonego ruchu pacjenta. Mechaniczne sensory na robotycznej nodze zbierają ponadto dane by pomóc w utrzymywaniu właściwej kontroli ruchowej.

Testy użytkowania bionicznej protezy
Używając robotycznej nogi, Vawter był zdolny do chodzenia po płaskim podłożu, wchodzenia po schodach oraz zmiany tych działań bez konieczności robienia przerw. Mężczyzna używał wyłącznie myśli do zmiany pozycji swojej dolnej kończyny w czasie siedzenia, czyli czynności, która była niemożliwa do wykonania bez manualnego wsparcia w przypadku dostępnych motorycznych protez nóg. Takie protezy bowiem muszą być ustawiane ręcznie w trakcie siadania.
Używając wyłącznie mechanicznych czujników, robotyczna noga błędnie interpretowała czynności w 12,9% czasu użytkowania. Ale dzięki użyciu informacji z elektrod, ten błąd spadł do jedynie 1,8%. Kierownik badań, Levi Hargrove podkreślił, że redukcja poziomu błędu jest ważna, ponieważ może pomóc zapobiegać upadkom użytkujących protezy bioniczne osób.

Plany
Naukowcy chcą sprawić by robotyczna noga była mniej rozbudowana, ciszej pracowała oraz by była bardziej wytrzymała. Ponadto przewidziane są prace nad dalszą redukcją poziomu błędnego działania. 
Badania były wsparte grantem o wartości 8 milionów dolarów z Armii Stanów Zjednoczonych, a ich celem jest sprawienie by opisana technologia była dostępna nie tylko dla żołnierzy, ale wszystkich potrzebujących po amputacjach. 
Choć jeszcze jest wiele do zrobienia w celu poprawy technologii funkcjonowania kończyn bionicznych, naukowcy mają nadzieję,  że nowoczesne protezy będą dostępne w klinikach w ciągu najbliższych 5 lat.

 

KOMENTARZE
news

<Maj 2018>

pnwtśrczptsbnd
30
1
2
3
4
5
6
7
9
10
12
13
14
16
18
19
20
22
23
BioForum 2018
2018-05-23 do 2018-05-24
MedTrends
2018-05-23 do 2018-05-24
26
27
28
29
30
31
1
2
3
Newsletter