211service.com
Patienter testar en avancerad armprotes
Genom att kirurgiskt omorganisera nerverna som normalt ansluter till den förlorade extremiteten, har läkare utvecklat ett intuitivt sätt för amputerade patienter att kontrollera en robotarm.
En patient testar en prototypprotes som utvecklas av DARPA. Kredit: DEKA Research and Development och The Rehabilitation Institute of Chicago
Todd Kuiken och kollegor vid Rehabilitation Institute of Chicago rapporterade tekniken för första gången på en enda patient 2007, och nu har de testat den på flera andra patienter. Patienterna kunde alla framgångsrikt kontrollera den avancerade protesen, som har motoriserade axlar, armbågar, handleder och händer. De kunde röra armen i rymden, härma handrörelser och plocka upp en mängd olika föremål, inklusive ett vattenglas, en delikat kex och en pjäs som rullar över ett bord. (Tre patienter visas med armen i videon nedan.) Fynden rapporteras idag i Journal of the American Medical Association .
De motoriserade armproteserna som oftast används idag samordnar befintliga axelrörelser för att kontrollera handen, armbågen eller handleden på extremiteten. Dessa enheter kan vara frustrerande och långsamma: användaren måste medvetet dra ihop dessa muskler för att utlösa en rörelse, och endast en rörelse kan utföras åt gången.
Kuiken har utvecklat en helt ny typ av gränssnitt. Med hjälp av ett kirurgiskt ingrepp som kallas riktad muskelrennervation överför kirurger nerver som tidigare fört signaler till den amputerade extremiteten till musklerna i bröstet och överarmen. De omdirigerade nerverna växer sedan in i musklerna, som drar ihop sig när patienten funderar på att flytta den förlorade extremiteten. Dessa signaler läses av sensorer på den protetiska extremiteten och omvandlas till rörelse.
Tre patienter som har genomgått operationen testade en prototyparm under utveckling av Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) Revolutionizing Prosthetics Program (se video nedan). De kunde tillförlitligt kontrollera enheten inom bara två veckor.
Hastigheten såväl som noggrannheten i rörelserna representerar avsevärda förbättringar jämfört med tidigare myoelektriska system, skriver Gerald Loeb , en läkare och forskare vid avdelningen för biomedicinsk teknik och neurologi vid University of Southern California, i en medföljande ledare. Ännu viktigare är dock hur lätt patienterna lärde sig utföra uppgifter som kräver koordinerad rörelse i mer än en led.
Kuiken och kollegor arbetar med att lägga till sensorisk feedback till systemet genom att transplantera nerver som en gång förde sensoriska signaler från den amputerade armen till hjärnan. Denna typ av feedback är särskilt viktig för att till exempel avgöra hur mycket kraft som ska användas för att ta ett glas utan att gå sönder det. Forskarna har redan visat att patienter som har fått denna nerv transplanterad kan känna förnimmelser i bröstet från den förlorade handen. De siktar så småningom på att lägga till sensorer till protesfingrarna, som kan översätta taktil information till transplanterade nerver, vilket får patienten att känna sig som om de hade en riktig hand.