13 вересня, 2024
Протези майбутнього - перший у світі імплантат із магнітним керуванням
Учені створили перший протез руки з магнітним керуванням, який дозволяє пацієнтам відтворювати всі рухи просто мисленням і контролювати силу, що прикладається під час захоплення предметів. Жодних дротів або електричного з’єднання, лише магніти та м’язи для контролю рухів пальцями й виконання повсякденних дій – відкрити банку, використати викрутку або підняти з підлоги монету, що впала. Дослідницька група з Інституту BioRobotics Scuola Superiore Sant'Anna в Пізі, координована професором Крістіаном Сіпріані, розробила радикально новий інтерфейс між ампутованою кінцівкою пацієнта та рукою робота для декодування рухових намірів.
Система передбачає імплантацію маленьких магнітів у м’язи людини, яка потребує протез. Імплантат, інтегрований із рукою-роботом Mia-Hand, розробленою допоміжною компанією Prensilia, був успішно випробуваний на першому пацієнті 34-річному італійцеві на ім’я Даніель, який використовував протез упродовж шести тижнів. Нова техніка називається міокінетичним контролем, процесом, під час якого відбувається розшифровка рухових намірів за допомогою імплантованих у м'язи магнітів. «На передпліччі є 20 м’язів, і багато з них контролюють рухи руки. Значна частина людей, які втратили руку, продовжують відчувати, ніби вона все ще на місці, а залишкові м’язи рухаються у відповідь на команди мозку», – пояснює Сіпріані.
Дослідницька група вивчила рухи та перевела їх у сигнали для керування пальцями роботизованої руки. Магніти мають природне магнітне поле, і коли м'яз скорочується, спеціальний алгоритм перетворює цей рух на команду для руки робота. У квітні 2023 року Даніелю імплантували магніти на руку. Операція пройшла успішно, проте однією з найскладніших проблем була ідентифікація залишкових м’язів у зоні ампутації, які були точно ідентифіковані за допомогою передопераційної МРТ та електроміографії. Однак фактичний стан тканин пацієнта через рубцювання та фіброз потребували інтраопераційної адаптації.
Результати експериментів перевершили найоптимістичніші очікування. Даніель міг контролювати не лише рухи своїх пальців, а й силу, з якою він захоплює предмети. «Спільна робота з Даніелем сприяла розумінню того, що ми можемо зробити багато для покращення життя його та багатьох інших людей. Це найбільша мотивація, що спонукає нас продовжувати роботу та завжди ставати кращими», – пояснює Марта Герардіні, доцентка Scuola Superiore Sant'Anna та одна з авторок дослідження.
Джерело: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adp3260