211service.com
En armprotese, der fungerer som en rigtig
En ny teknik, der udnytter de resterende nerver, giver amputerede mulighed for intuitivt at kontrollere deres protetiske lemmer, hvilket giver dem et meget bedre kontrolniveau end traditionelle proteser.
En ny type robotarm reagerer på de samme neurale signaler, som en menneskelig arm ville, hvilket giver dens bærer bedre fingerfærdighed.
I et blad offentliggjort i dag i The Lancet , beskrev forskere ved Rehabilitation Institute of Chicago en procedure til kirurgisk transplantation af nerver fra skulderen til den øvre brystmuskel på en kvinde, der havde mistet sin arm i en motorcykelulykke. De omdirigerede nerver voksede derefter ind i musklen, hvilket forstærkede de beskeder, der engang blev sendt til muskler i armen og hånden; disse signaler aflæses af sensorer på den protetiske lem og omsættes til bevægelse. Patienten udviklede også en overraskende grad af sanseopfattelse i den øvre del af brystet, som forskerne siger vil være nøglen i den næste generation af proteser.
Det er opmuntrende at se, at selv efter en amputation kan den samme intention om at bevæge lemmen udnyttes til at kontrollere et proteselem på nogenlunde samme måde, som lemmen tidligere blev kontrolleret, siger Leigh Hochberg , en neurolog ved Massachusetts General Hospital, i Boston, som skrev en kommentar, der fulgte med papiret.
De fleste kunstige arme styres af resterende muskler nær det amputerede lem. Men enhederne kan være frustrerende og langsomme: Brugeren skal bevidst trække disse muskler sammen for at udløse en bevægelse, og kun én bevægelse kan udføres ad gangen. Todd Chick og kolleger ved Rehabilitation Institute of Chicago udviklede en ny, mere intuitiv metode til at kontrollere proteser, der udnytter de resterende nerver, som stadig bærer neurale signaler beregnet til det tabte lem.
Forskerne transplanterede til den øvre del af brystet både motoriske og sensoriske nerver, der før amputationen ville have rejst fra skulderen til musklerne i armen og hånden. I månederne efter operationen voksede de transplanterede nerver ind i brystmusklen, hvilket til sidst udløste trækninger i skuldermusklen, når patienten tænkte på at flytte sin hånd eller albue. Forskere kortlagde derefter det præcise mønster af muskelaktivitet, der opstod, når patienten mentalt udførte specifikke bevægelser, såsom at gribe eller bevæge albuen. Liberating Technologies, et firma inden for proteseudstyr, lavede derefter en specialiseret proteselem, som var programmeret til at registrere muskelaktivitet genereret af de transplanterede nerver og bruge den til at kontrollere bevægelsen af en motoriseret albue, håndled og hånd.
Patienten var i stand til at bruge sin nye arm inden for et par dage og blev fire gange så hurtig på bevægelsesprøver, som hun var med sin traditionelle protese. Hun rapporterede, at den nye enhed var meget nemmere og mere naturlig at bruge, og hun kunne bevæge hånden, håndleddet og albuen samtidigt. Dette er en virkelig innovativ tilgang og har potentialet til at forbedre den kontrol, som folk, der bruger disse myoelektriske proteser, har, siger Robert Kirsch , associeret direktør for Functional Electrical Stimulation Center ved Louis Stokes Veterans Affairs Medical Center i Cleveland.
Måske et af de mest spændende fund var den overraskende raffinerede sensoriske evne, som patienten udviklede i sit bryst. (Patienten beskrevet i avisen var den tredje, der gennemgik nervetransplantationsproceduren, men hun var den første, der fik transplanteret sensoriske nerver ud over motoriske nerver.) Da området blev rørt, følte hun det, som om hendes manglende hånd var blevet transplanteret. berørt, og hun udviklede til sidst en svag fornemmelse af sin langfinger, når hun rørte ved en bestemt del af hendes bryst.
Forskere siger, at denne sensoriske evne er et vigtigt skridt for den næste generation af protetiske lemmer. Sensorer eller haptikteknologi kan placeres i fingrene på en robotarm og sende signaler til brystet, så patienten kan mærke den fornemmelse, som proteselemmet støder på. Dette ville give den sensoriske feedback – ikke til stede i standardproteser – der giver os mulighed for at gribe en Styrofoam kaffekop uden at knuse den eller lægge en kop suppe fra sig, hvis den er for varm. I stedet for at lave kommandoer som en robot, kan det faktisk føles som en del af kroppen, siger Kirsch.
Andre videnskabsmænd udvikler nu lignende implanterbare enheder, hvilket potentielt muliggør et finere kontrolniveau. Kirsch udvikler for eksempel en enhed, der vil blive implanteret på musklen for direkte at detektere muskelaktivitet og derefter trådløst overføre aktivitetssignalerne til en protese, en tilgang, som han siger vil give mere stabil input til robotlemmet.
Richard Normann , en neurovidenskabsmand ved University of Utah, som har været banebrydende i udviklingen af små elektrode-arrays, der kan optage sofistikerede neurale signaler, arbejder på en enhed, der, når den implanteres på nerven, kunne optage signaler fra individuelle axoner i nervefiberen og derved give et mere nuanceret sæt styresignaler. Han håber at have en fungerende version til at teste i nogle af Kuikens patienter om cirka to år. Det er ikke urimeligt at tro, at en amputeret kan have en arm, som han kommer til at tro og bruge ligesom en eksisterende arm, siger Normann. Det er selvfølgelig ikke virkeligheden i dag, men det er ikke en fantasi længere.