Mielen ja koneen yhdistäminen
Kun menetät raajasi, yksinkertaisimmatkin päivittäiset tehtävät voivat muuttua haasteellisiksi. Korkean teknologian laitteet voivat auttaa palauttamaan itsenäisyyden. Uudet teknologiat mahdollistavat jopa mielen yhdistämisen tekoraajoihin. Näitä tekoraajoja kutsutaan bionisiksi proteesilaitteiksiLaitteet, jotka korvaavat ruumiinosan..
”Jotta menetetty toimintakyky saataisiin takaisin, tarvitaan jonkinlaista apuvälinettä tai teknologiaa, jolla joko parannetaan toipumista tai palautetaan puuttuvan anatomian kyvykkyys”, sanoo tri. Nick Langhals, joka valvoo NIH:n tukemaa proteesitekniikan tutkimusta.
Tämän nopeasti etenevän tutkimuksen tavoitteena on parantaa ihmisten elämää palauttamalla sekä liikkuminen että tunto.
Proteesin ohjaus
Traditionaalisissa proteesilaitteissa käytetään vartalon voimalla toimivia valjaita käsilaitteen ohjaamiseen. Näitä on helppo käyttää. Olkapäätä kohauttamalla proteesikäsi tai -koukku avautuu. Kun vapautat olkapääsi, proteesi sulkeutuu. Kun tunnet olkapäilläsi olevan vaijerin kireyden, tiedät, onko proteesi auki vai kiinni, katsomatta siihen.
Uudemmat, moottoroidut kädet eivät ole yhtä helppoja oppia käyttämään. Laitteen sulkemiseksi supistat käsivartesi jäljellä olevia lihaksia. Näiden lihasten päälle sijoitettu sähköinen anturi havaitsee supistumisen ja käskee käden sulkeutua. Koska alkuperäiset lihakset, jotka ohjasivat kättä, ovat poissa, jäljelle jäävät lihakset on koulutettava uudelleen. Proteesikäden avaamisen ja sulkemisen opettelu tällä tavoin vie jonkin aikaa. Ja sinun on edelleen tarkkailtava laitetta, jotta tiedät, mitä se tekee.
Jotta motorisoituja käsiä olisi intuitiivisempi käyttää, tutkijat kehittävät tapoja havaita aivojen ja hermojen sähköisiä signaalejaErityiset kudokset, jotka kuljettavat signaaleja aivojen ja muiden kehon osien välillä. ohjata kehittyneitä bionisia proteeseja. Tämä voidaan tehdä monin eri tavoin, esimerkiksi istuttamalla pieniä antureita aivojen liikettä ohjaaviin osiin tai kiinnittämällä amputoituihin hermoihin pieniä elektrodejaVälineet, joilla sähköä siirretään kehon eri osiin tai kehon eri osista. taan. Kummallakin tavalla potilaat vain ajattelevat kätensä liikuttamista, ja tietokoneet kääntävät sen bionisen käsiproteesin liikkeiksi.
Kaksisuuntainen kommunikaatio
Henkilön, jolla on bioninen raaja, on tehtävä muutakin kuin ohjattava laitetta, jotta hän saisi takaisin kokonaisuuden tunteen. Hänen on myös ”tunnettava”, mitä se tekee. Uudet bioniset laitteet voivat lähettää aistimuksia laitteesta takaisin aivoihin. Näin henkilö, jolla on bioninen laite, voi tuntea käyttävänsä omaa raajaansa.
”Tärkeintä tutkimuksessamme on tämä kokonaisvaltaisuuden tunne”, sanoo tohtori Paul Marasco, Cleveland Clinicin biolääketieteellisen tekniikan tutkija.
Yksi keino auttaa henkilöä tuntemaan proteettisen kätensä on siirtää jäljelle jääneet aistihermot amputoidusta kädestä olkavarren iholle. Sen jälkeen voidaan käyttää pieniä robotteja, jotka painavat olkavarren ihoa, kun käsi koskettaa jotakin.
Marascon työryhmä suunnitteli samanlaisen järjestelmän myös liikkeen tunteen palauttamiseksi. Bioninen käsi lähettää signaaleja kehon ulkopuolella olevaan tietokoneistettuun ohjausjärjestelmään. Tietokone käskee sitten kädessä kannettavaa pientä robottia lähettämään värähtelyjä käden lihaksille. Nämä värähtelyt syvällä lihaksessa luovat liikkeen illuusion, joka kertoo aivoille, milloin käsi sulkeutuu tai aukeaa.
Marascon ryhmä testasi tätä palautejärjestelmää useilla ihmisillä, joilla oli käsiproteesi. Tutkimukseen osallistujat pystyivät käyttämään bionista kättä ja tietämään, missä asennossa se oli, aivan yhtä hyvin kuin heidän luonnollisella kädellään. Tämän palautejärjestelmän avulla heidän ei tarvinnut katsoa bionista kättä tietääkseen, milloin se oli auki tai kiinni tai milloin se kurottautui esineeseen.
”Huijaamme heidän aivojaan uskomaan, että proteesi on oikeasti osa heidän kehoaan”, Marasco sanoo. Tämä edistysaskel hyödyntää suoraan tapaa, jolla aivot aistivat liikkeen, mikä auttaa parantamaan kaksisuuntaista viestintää proteesilaitteen ja mielen välillä.
Pukeutuvat robotit
Tutkimusryhmät yrittävät myös auttaa ihmisiä, jotka ovat menettäneet jalkojensa käytön. Pukeutumalla robottilaitteeseen, jota kutsutaan exoskeletoniksi, jotkut jalkojen halvaantumisesta kärsivät ihmiset ovat saaneet takaisin kävelykykynsä.
NIH:n kliinisen keskuksen biolääketieteen insinöörin, tohtori Thomas Bulean johtama ryhmä loi puettavan exoskeletonin lapsille, joilla on aivohalvaus. Aivohalvaus on aivohäiriö, joka vaikeuttaa suorassa seisomista, tasapainoa ja kävelyä. Moottoroitu, robottimainen luuranko muuttaa lasten kävelytapaa auttamalla heitä suoristamaan polvensa kävelysyklin avainkohdissa. Vaikka ulkoinen luuranko voi helpottaa kävelyä, lasten on pystyttävä liikkumaan ainakin pieniä matkoja omin avuin, jotta he voivat käyttää sitä.
”Perimmäinen tavoite on, että henkilö voi käyttää tätä laboratoriomme ulkopuolella tai jopa kliinisen ympäristön ulkopuolella”, Bulea selittää. ”Sitä varten tarvitaan todella vankka ohjausjärjestelmä, joka varmistaa, että robotti käyttäytyy oikein kaikenlaisissa ympäristöissä.”
Ryhmä kirjoittaa nyt ohjelmistoa, jotta robottilaitetta voidaan käyttää maaston kuoppia ja muita todellisia olosuhteita navigoidessa.
Oikean laitteen löytäminen
”Yritän korostaa ihmisille, että käytössämme on paljon potentiaalisia välineitä ja teknologioita, joiden avulla voimme yrittää tehdä ihmisistä parempia, ja heidän pitäisi tutkia niitä ja harkita niiden omaksumista”, Langhals sanoo.
Monentyyppisiä proteesilaitteita on nyt kehitteillä. Jos haluat löytää kliinisen tutkimuksen, jonka avulla voit testata sellaista, voit etsiä sellaista osoitteesta clinicaltrials.gov, joka on tietokanta sekä NIH:n tukemista että muista tutkimuksista ympäri maailmaa.
Jos olet kiinnostunut osallistumaan tutkimukseen, keskustele lääkärisi kanssa mahdollisista riskeistä ja hyödyistä. Kysy lääkäriltäsi -laatikossa on kysymyksiä, joita voit kysyä.
