Το MIT αναπτύσσει προσθετικά πόδια που ελέγχονται από το νευρικό σύστημα των ακρωτηριασμένων

Οι ερευνητές του MIT έφεραν επανάσταση στην τεχνολογία των προσθετικών, επιτρέποντας στους ακρωτηριασμένους να περπατήσουν ξανά μέσω του ελέγχου του νευρικού συστήματος.

Οι ερευνητές του MIT έφεραν επανάσταση στην τεχνολογία των προσθετικών, επιτρέποντας στους ακρωτηριασμένους να περπατήσουν ξανά μέσω του ελέγχου του νευρικού συστήματος. Η έρευνα περιλαμβάνει μια χειρουργική μέθοδο και μια ρομποτική τεχνολογία που αποκαθιστά ένα φυσιολογικό βάδισμα που ρυθμίζεται από το νευρικό σύστημα του χρήστη. Αντί για ρομποτικούς αισθητήρες και αλγόριθμους που ελέγχουν την κίνηση με σταθερούς ρυθμούς, αυτή η νέα τεχνική προσφέρει διαισθητικό έλεγχο, παρόμοιο με τη φυσική κίνηση των άκρων, σύμφωνα με το US News & World Report. Κατά το περπάτημα, η επανασύνδεση των υπολειπόμενων μυών των άκρων βελτιώνει την ανάδραση της θέσης των προσθετικών άκρων σε πραγματικό χρόνο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι επτά ασθενείς που έκαναν αυτή την επέμβαση είχαν καλύτερη ταχύτητα βάδισης, αποφυγή εμποδίων και ανέβασμα σκάλας από εκείνους με παραδοσιακούς ακρωτηριασμούς.

Βελτιωμένη, πιο φυσική κίνηση

Ο ανώτερος ερευνητής Hugh Herr, συνδιευθυντής του Κέντρου Βιονικής K. Lisa Yang του MIT, τόνισε τη σημασία του ελέγχου του εγκεφάλου στο φυσικό βάδισμα. Ο Χερ σημείωσε ότι δεν υπήρχαν αρχεία στο παρελθόν που να αποδεικνύουν έναν βαθμό ελέγχου του εγκεφάλου που προσομοιώνει τη φυσική κίνηση, «όπου το ανθρώπινο νευρικό σύστημα κατευθύνει την κίνηση, όχι ένας ρομποτικός αλγόριθμος».

Ο παραδοσιακός ακρωτηριασμός κάτω από το γόνατο διαταράσσει τις συντονισμένες μυϊκές κινήσεις που απαιτούνται για τον ακριβή έλεγχο των άκρων, καθιστώντας τις συνηθισμένες προθέσεις δύσκολο να προσαρμοστούν σε διαφορετικά εδάφη και εμπόδια. Η νέα χειρουργική επέμβαση μυονευρικής διεπαφής αγωνιστή-ανταγωνιστή (AMI), από την άλλη πλευρά, διατηρεί τη δυναμική μυϊκή σύνδεση στο υπολειπόμενο άκρο, γεγονός που κάνει τη νευρική ανάδραση και τον έλεγχο καλύτερα. Οι ασθενείς με χειρουργική επέμβαση AMI περπατούσαν πιο φυσικά από τους ασθενείς χωρίς ακρωτηριασμό, σύμφωνα με τη μελέτη. Συγχρονίστηκαν τα προσθετικά και τα φυσικά άκρα τους για να ωθήσουν από το έδαφος με την ίδια δύναμη.

Ο επικεφαλής ερευνητής Hyungeun Song τόνισε τη σημασία της ανάδρασης του εγκεφάλου για την αποκατάσταση της λειτουργικής κινητικότητας, προσθέτοντας ότι ακόμη και μια μικρή αύξηση της αισθητηριακής εισροής ενισχύει τη δυνατότητα ελέγχου της πρόθεσης. Αυτή η εξέλιξη επιτρέπει στις μελλοντικές προθέσεις να ενσωματώνονται πιο ομαλά με το σώμα, βελτιώνοντας την ενσωμάτωση του χρήστη και την ποιότητα ζωής.

Καταγράφηκε βελτιωμένη αισθητηριακή ανάδραση

Στην πρωτοποριακή μελέτη, οι ερευνητές συνέκριναν επτά ασθενείς με AMI με επτά με τυπικούς ακρωτηριασμούς κάτω από το γόνατο. Κάθε συμμετέχων χρησιμοποίησε ένα προηγμένο προσθετικό άκρο με μηχανοκίνητο αστράγαλο και ηλεκτρόδια για την παρακολούθηση των σημάτων ηλεκτρομυογραφίας των μυών των ποδιών (EMG), σύμφωνα με το blog του MIT. Η έρευνα αξιολόγησε την ικανότητα των ερωτηθέντων να περπατούν σε επίπεδο έδαφος, πλαγιές, ράμπες, σκάλες και εμπόδια. Οι ασθενείς που λαμβάνουν τη νευροπροσθετική διεπαφή AMI έχουν δραματικά βελτιωμένη κίνηση. Περπατούσαν πιο γρήγορα, ταιριάζοντας ουσιαστικά με ασθενείς χωρίς ακρωτηριασμό, και χρησιμοποίησαν πιο φυσικές ενέργειες, όπως αλλαγή της γωνίας των δακτύλων του ποδιού της πρόσθεσης ενώ ανέβαιναν τις σκάλες ή περνούσαν πάνω από εμπόδια. Συντόνισαν επίσης καλύτερα τα προσθετικά και τα άθικτα μέλη τους, ασκώντας αντίστοιχη δύναμη εδάφους ως μη ακρωτηριασμένοι.

Ο ανώτερος ερευνητής Χερ σημείωσε ότι οι ασθενείς με AMI εμφάνισαν βιομιμητικές τάσεις, ενώ η τυπική ομάδα ακρωτηριασμού κινήθηκε πιο αργά. Οι ασθενείς με AMI είχαν καλύτερο έλεγχο του εγκεφάλου, αλλά έλαβαν 20% λιγότερη αισθητηριακή ανατροφοδότηση από τα άκρα που δεν είχαν υποστεί βλάβη. Ο επικεφαλής ερευνητής Hyungeun Song είπε ότι αυτή η βελτιωμένη εισαγωγή βοήθησε τους χρήστες να τροποποιήσουν τον ρυθμό τους, να προσαρμοστούν σε διαφορετικά εδάφη και να αποφύγουν τους κινδύνους. Ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Brigham, και ο χειρουργός του Γυναικείου Νοσοκομείου, Matthew Carty, τόνισε τη μεταμορφωτική δύναμη της κοινής έρευνας στη διαχείριση σοβαρών τραυματισμών των άκρων.

Το MIT K. Lisa Yang Center for Bionics και το Εθνικό Ινστιτούτο Παιδικής Υγείας και Ανθρώπινης Ανάπτυξης Eunice Kennedy Shriver χρηματοδότησαν την έρευνα, η οποία προωθεί τον στόχο του Χερ να ενσωματώσει τα προσθετικά μέλη πιο απρόσκοπτα με το ανθρώπινο σώμα για να βελτιώσει την εμπειρία του χρήστη και την ενσωμάτωση πέρα ​​από ρομποτικούς ελέγχους και Αισθητήρες. Σύμφωνα με την Washington Post, οι ερευνητές αναμένουν να εμπορευματοποιήσουν την επαναστατική πρόθεση εντός πέντε ετών. Ο Χερ είπε ότι αρχίζουν να βλέπουν ένα «ένδοξο μέλλον» όπου η τεχνολογία μπορεί να ανακατασκευάσει ένα σημαντικό μέρος του σώματος που έχει χαθεί.

Ποιες είναι μερικές βασικές διαδικασίες όπου η ρομποτική τεχνολογία έχει σημαντικό αντίκτυπο;

Το MIT αποκαλύπτει νέο αλγόριθμο που μαθαίνεις γλώσσες μόνο παρακολουθώντας βίντεο

Ο αντίκτυπος της τεχνολογίας στον τομέα των τεχνητών μελών

Προσθετικά μέλη: Ελπίδα για βελτιωμένη κινητικότητα