Az elme és a gép összekapcsolása
Amikor elveszítjük egy végtagunk használatát, még a legegyszerűbb napi feladatok is kihívást jelenthetnek. A csúcstechnológiás eszközök segíthetnek a függetlenség helyreállításában. Az új technológiák még azt is lehetővé teszik, hogy az elmét összekapcsolják a művégtaggal. Ezeket a művégtagokat bionikus protéziseknek nevezikEgy testrészt helyettesítő eszközök..
“Ahhoz, hogy az elvesztett funkció egy részét visszaszerezzük, valamilyen segédeszközre vagy technológiára van szükség, amely vagy fokozza a gyógyulást, vagy helyreállítja a most hiányzó anatómia képességét” – mondja dr. Nick Langhals, aki az NIH által támogatott protézismérnöki kutatásokat felügyeli.
Ez a gyorsan fejlődő kutatás célja, hogy a mozgás és az érzés helyreállításával javítsa az emberek életét.
Protézisvezérlés
A hagyományos protézisek egy test által működtetett hámot használnak a kézi eszköz vezérléséhez. Ezeket könnyű használni. Egy vállrándítással a műkéz vagy a kampó kinyílik. A váll elengedésével a protézis bezáródik. A vállán keresztül húzódó kábel feszességének érzéséből tudja, hogy a protézis nyitva vagy zárva van-e, anélkül, hogy ránézne.
Az újabb, motorizált kezek használatát nem olyan könnyű megtanulni. A készülék bezárásához a karja maradék izmait húzza össze. Az ezen izmok fölött elhelyezett elektromos érzékelő érzékeli az összehúzódást, és utasítja a kezet, hogy zárja be. Mivel a kezet eredetileg irányító izmok eltűntek, a megmaradt izmokat újra kell edzeni. A műkéz ilyen módon történő nyitásának és zárásának megtanulása időbe telik. És még mindig figyelni kell az eszközt, hogy tudd, mit csinál.
A motorizált kezek intuitívabb használatának érdekében a kutatók olyan módszereket fejlesztenek ki, amelyek érzékelik az agy és az idegek elektromos jeleitAz agy és a test más részei közötti jeleket továbbító speciális szövetek. a fejlett bionikus protézisek vezérlését segítik. Ezt többféleképpen is meg lehet tenni, például apró érzékelők beültetésével az agy mozgást irányító részeibe, vagy kis elektródák felhelyezésévelAz elektromos áramnak a test különböző részeibe vagy a test különböző részeiből történő továbbítására szolgáló eszközök. az amputált idegekhez. Akárhogy is, a betegek egyszerűen csak arra gondolnak, hogy mozgatják a kezüket, és a számítógépek ezt lefordítják a bionikus kézprotézis mozdulataira.
Kétirányú kommunikáció
A teljesség érzésének visszanyeréséhez a bionikus végtaggal rendelkező személynek többet kell tennie, mint irányítani az eszközt. Azt is “éreznie” kell, hogy mit csinál. Az új bionikus eszközök képesek az eszközből érzéseket küldeni vissza az agyba. Ez lehetővé teszi, hogy a bionikus eszközzel rendelkező személy úgy érezze, mintha a saját végtagját használná.
“A legfontosabb dolog az általunk végzett kutatásban a teljesség érzése” – mondja Dr. Paul Marasco, a Cleveland Clinic biomérnöki kutatója.
Az egyik módja annak, hogy egy személy érezhesse a műkezét, az, hogy az amputált kézből a megmaradt érzékelő idegeket a felkar bőrébe helyezik át. Ezután kis robotok segítségével rá lehet nyomni a felkar bőrére, amikor a kéz megérint valamit.
Marasco csapata hasonló rendszert dolgozott ki a mozgásérzet visszaállítására is. A bionikus kéz jeleket küld egy testen kívüli számítógépes vezérlőrendszernek. A számítógép aztán utasítja a karon viselt kis robotot, hogy küldjön rezgéseket a karizomnak. Ezek a rezgések mélyen az izomban a mozgás illúzióját keltik, ami azt jelzi az agynak, hogy a kéz mikor záródik vagy nyílik.
Marasco csapata ezt a visszajelző rendszert több olyan emberrel tesztelte, akiknek kézprotézisük volt. A vizsgálat résztvevői ugyanolyan jól tudták működtetni a bionikus kezet, és tudták, hogy milyen helyzetben van, mint a természetes kezükkel. Ezzel a visszajelző rendszerrel nem kellett ránézniük a bionikus kézre, hogy tudják, mikor van nyitva vagy zárva, vagy mikor nyúl egy tárgy után.
“Becsapjuk az agyukat, hogy azt higgyék, a protézis valójában a testük része” – mondja Marasco. Ez az előrelépés közvetlenül megcsapolja azt a módot, ahogyan az agy érzékeli a mozgást, ami segít javítani a kétirányú kommunikációt a protézis és az elme között.
Hordható robotok
A kutatócsoportok olyan embereken is próbálnak segíteni, akik elvesztették a lábuk használatát. Egy exoskeleton nevű robotikus eszköz viselésével néhány lábbénult embernek sikerült visszanyernie a járás képességét.
A Dr. Thomas Bulea, az NIH klinikai központjának biomérnöke által vezetett csoport egy viselhető exoskeletont hozott létre agyi bénulásban szenvedő gyermekek számára. Az agyi bénulás olyan agyi rendellenesség, amely megnehezíti az egyenes állást, az egyensúlyozást és a járást. A motorizált, robotizált exoskeleton megváltoztatja a gyerekek járását azáltal, hogy segít nekik kiegyenesíteni a térdüket a járási ciklus kulcsfontosságú pontjain. Bár az exoszkeleton megkönnyítheti a járást, a gyerekeknek képesnek kell lenniük legalább kis távolságokat egyedül megtenni ahhoz, hogy használni tudják.
“A végső cél valóban az, hogy egy ember a laboratóriumunkon kívül, vagy akár a klinikai környezeten kívül is viselje ezt” – magyarázza Bulea. “Ehhez egy igazán robusztus vezérlőrendszerre van szükség, amely biztosítja, hogy a robot mindenféle környezetben megfelelően viselkedjen.”
A csapat most olyan szoftvert ír, amely lehetővé teszi, hogy a robotikus eszközt viselni lehessen a terep egyenetlenségein és más valós körülmények között való navigálás közben.
A megfelelő eszköz megtalálása
“Azt próbálom hangsúlyozni az embereknek, hogy rengeteg potenciális eszköz és technológia áll rendelkezésünkre ahhoz, hogy megpróbáljuk jobbá tenni az embereket, és ezeket fel kell fedezniük, és fontolóra kell venniük, hogy felkarolják őket” – mondja Langhals.
A protézisek számos típusa van jelenleg fejlesztés alatt. Ha szeretne egy olyan klinikai vizsgálatot találni, amelynek segítségével tesztelhet egyet, kereshet a clinicaltrials.gov oldalon, amely az NIH által támogatott és más tanulmányok adatbázisa világszerte.
Ha szeretne részt venni egy vizsgálatban, beszéljen orvosával a lehetséges kockázatokról és előnyökről. A feltehető kérdéseket lásd a Kérdezze meg orvosát dobozban.
