или войти через:
Ваша корзина пока пуста
favorite_border
Доступно только зарегистрированным пользователям

Исследователи нашли альтернативную связь протезов с мозгом

schedule 13.03.2015 в 10:06 link экзопротез исследование
Исследователи из Венского Медицинского Университета разработали технику, которая позволяет инвалидам управлять автоматизированным протезом силой мысли в тех случаях, когда нет никакой нервной связи между мозгом и частью руки, которая есть у человека, - сообщает Robotics.ua. Процедура под названием "бионическая реконструкция (bionic reconstruction)" была применена к трем пациентам, которые смогли успешно использовать протез, производя обычные действия, таким образом, улучшив качество их жизни.

Многие уже видели, что человек силой мысли  управлял протезом. Для этого использовались нервные окончания, интерпретирующие  сигналы. Создание протезов, которые бы управлялись мозгом без посредничества нервных волокон, чрезвычайно сложно. Отсутствие нервных связей происходит, когда сеть нервов, названных плечевым сплетением (которое начинается в шее и распространяется для формирования нервов, управляющих движением в плече, предплечье и ручной области), сильно повреждена. Больные ранами плечевого сплетения фактически получили  внутреннюю ампутацию – их рука больше не связывается с мозгом.

"Связь между мозгом и рукой была потеряна, поскольку некоторые нервы, связанные с рукой, были извлечены из спинного мозга на уровне шеи", сказал Эйдан Рош (Aidan Roche), биоинженер Венского Медицинского Университета и соавтор исследования и разработки.



Повреждения плечевого сплетения могут случиться на спортивных состязаниях, сопряженных со столкновениями (как регби) или во время аварии на мотоцикле.  Думая о том факте, что у пациентов все еще есть способность нормально использовать их плечо, локоть и предплечье, команда смогла найти дополнительные нервные сигналы, которые могут использоваться для управления рукой-протезом.

Дополнительные нервные сигналы найдены

Передвижение плеча и локтя обуславливает определенное движение в предплечье, это вызвано небольшими сокращениями в мышцах. Исследователи сделали запись этого движения при помощи датчиков кожи, для того, чтобы при его помощи задействовать бионическую руку. Чтобы создать дополнительный сигнал, который заставил бы бионическую руку закрываться, команда должна была пересадить мышцу от бедра пациента в предплечье.

"Как только эта мышца связывается с нервами в предплечье, она в состоянии усилить или ускорить сигналы нервов, это похоже, например, на увеличение громкости радио", сказал Roche.

"Используя другой датчик, мы можем получить второй сигнал, который может дать сигнал протезной руке закрываться. Комбинация этих сигналов будет вращать руку в запястье".

Прежде, чем подвергнуться избирательной ампутации, пациенты провели девять месяце, обучаясь активированию их мышц и максимизации этих сигналов для управления виртуальной рукой. Как только они справлялись с этим, они обучались уже непосредственно управлять протезом, который прикреплялся к  не функционирующей руке. Заключительная процедура бионической реконструкции состояла в ампутации их существующей руки и замене ее автоматизированным протезом.

Испытания прошли успешно



"Научный прогресс состоял в том, что мы смогли создать и извлечь новые нервные сигналы, передающиеся через нервы, усиленные пересадкой мышц", говорит профессор Oskar Aszmann, ведущий ученый в команде. "Эти сигналы были расшифрованы и преобразованы для функционирования руки-протеза".

Скорость и сила движения пропорциональны силе сокращений мышц. Измеряя функциональность руки, используя Southampton Hand Assessment Procedure (SHAP), где нормальная ручная функция, как установлено, равна 100, а полное отсутствие функционирование равно нулю, у пациентов после бионической реконструкции был счет 65.3.

Процедура позволила всем трем мужчинам выполнять различные повседневные задачи, которые они были не в состоянии выполнять, со времен их конкретных несчастных случаев. Испытания и тестирование включали взятие шара, наполнение чашек из кувшина, использование ключа, разрезание пищи ножом или использования двух рук для нажатия кнопок.

Исследователи планируют применить данную технику в следующий раз на пациентах, которые пострадали от различных ран и имеют повреждения с размозжением тканей или искореженные конечности, которые привели дисфункции руки или ноги. Они также работают над способами расшифровки мускульных сигналов, используя передовые методы распознавания, достигнуть интуитивного контроля протезов.

Комментарии: