211service.com
Patienter tester en avanceret protesearm
Ved kirurgisk at omarrangere de nerver, der normalt forbinder til det tabte lem, har læger udviklet en intuitiv måde for amputerede patienter at kontrollere en robotarm.
En patient tester en prototype af proteselem, der udvikles af DARPA. Kredit: DEKA Research and Development og The Rehabilitation Institute of Chicago
Todd Kuiken og kolleger ved Rehabilitation Institute of Chicago rapporterede først om teknikken hos en enkelt patient i 2007, og nu har de testet den på flere andre patienter. Patienterne kunne alle med succes kontrollere den avancerede protese, som har motoriserede skuldre, albuer, håndled og hænder. De kunne bevæge armen i rummet, efterligne håndbevægelser og samle en række forskellige genstande op, inklusive et vandglas, en delikat kiks og en brik, der rullede hen over et bord. (Tre patienter er vist ved hjælp af armen i videoen nedenfor.) Fundene rapporteres i dag i Journal of American Medical Association .
De motoriserede armproteser, der oftest bruges i dag, optager eksisterende skulderbevægelser til at kontrollere hånden, albuen eller håndleddet på lemmen. Disse enheder 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.
Kuiken har udviklet en helt ny form for grænseflade. Ved hjælp af en kirurgisk procedure kaldet målrettet muskelreinnervation overfører kirurger nerver, der tidligere har båret signaler til det amputerede lem til musklerne i brystet og overarmen. De omdirigerede nerver vokser derefter ind i musklerne, som trækker sig sammen, når patienten tænker på at flytte det tabte lem. Disse signaler aflæses af sensorer på den protetiske lem og omsættes til bevægelse.
Tre patienter, der har gennemgået operationen, testede en prototypearm under udvikling af Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) Revolutionizing Prosthetics Program (se video nedenfor). De kunne pålideligt kontrollere enheden inden for blot to uger.
Hastigheden såvel som nøjagtigheden af bevægelserne repræsenterer væsentlige forbedringer i forhold til tidligere myoelektriske systemer, skriver Gerald Loeb , en læge og videnskabsmand i afdelingen for biomedicinsk teknik og neurologi ved University of Southern California, i en ledsagende leder. Endnu vigtigere er dog den lethed, hvormed patienter lærte at udføre opgaver, der kræver koordineret bevægelse i mere end ét led.
Kuiken og kolleger arbejder på at tilføje sensorisk feedback til systemet ved at transplantere nerver, der engang førte sensoriske signaler fra den amputerede arm til hjernen. Denne form for feedback er især vigtig for at bestemme, for eksempel, hvor meget kraft der skal bruges for at få fat i et glas uden at knuse det. Forskerne har allerede vist, at patienter, der har fået denne nerve transplanteret, kan mærke fornemmelser i brystet fra den tabte hånd. De sigter i sidste ende på at tilføje sensorer til protesefingrene, som kunne oversætte taktil information til transplanterede nerver, hvilket får patienten til at føle, som om de havde en rigtig hånd.