211service.com
Proteser du kan känna
En ny kirurgisk teknik som utarbetats av MIT-forskare kan tillåta proteser att fungera mycket mer som naturliga lemmar. Med hjälp av muskeltransplantat och feedback från befintliga nerver skulle amputerade kunna känna var deras proteser befinner sig i rymden och känna hur mycket kraft som appliceras på dem.
Den här typen av system skulle kunna bidra till att minska hastigheten med vilken patienter beslutar att avvisa sina proteser, vilket är cirka 20 procent.
Vi pratar om en dramatisk förbättring av patientvården, säger Hugh Herr, SM '93, professor i mediekonst och vetenskap och senior författare till studien. Han tillägger att det hittills inte har funnits någon robust neural metod för en person som använder en protes efter amputation av lem för att känna av var proteslemmet är i rymden, eller för att känna krafter som appliceras på den.
I den nya studien, som dök upp i Vetenskapsrobotik , visade forskarna på råttor att deras teknik genererar sensorisk feedback från muskler och senor till nervsystemet, vilket borde kunna förmedla information om en proteslems placering och krafterna som appliceras på den. De planerar nu att börja implementera detta tillvägagångssätt hos amputerade människor, inklusive Herr, vars ben amputerades under knät när han var 17.
Operationen syftar till att återställa en del av den fysiska grunden för proprioception, kroppens känsla av sin egen position och rörelse. De flesta muskler som styr rörelserna i armar och ben uppstår i så kallade agonist-antagonist-par: en muskel sträcker sig när den andra drar ihop sig, och båda skickar sensorisk information tillbaka till hjärnan. Utan dessa muskelpar, som klipps av vid en konventionell amputation, har människor som använder konstgjorda lemmar inget sätt att känna av var dessa lemmar är.
De måste visuellt följa sina händer eller sina lemmar, eftersom det inte finns någon feedback från enheten eller kvarvarande lem som talar om för deras hjärna var deras proteser är i rymden, säger Shriya Srinivasan, doktorand vid Harvard-MIT-programmet i Health Sciences and Technology (HST) och tidningens huvudförfattare.
Även efter att musklerna är avskurna förblir nerverna som skickade signaler till den amputerade extremiteten intakta hos många amputerade. De överlevande nerverna är nyckeln till det nya systemet: de kan kopplas till muskelpar ympade från en annan del av kroppen och till ett kontrollsystem som Herrs lab håller på att utvecklas, vilket inkluderar en mikroprocessor som kommer att översätta nervsignaler till instruktioner för att flytta proteser.
När hjärnan skickar signaler som instruerar en lem att röra sig, kommer en av de ympade musklerna att dra ihop sig och dess agonist kommer att sträcka sig, vilket ger neural feedback som gör att patienten kan känna var lemmet är i rymden.
Med hjälp av detta ramverk behöver patienten inte tänka på hur man kontrollerar sin konstgjorda lem, säger Herr. När en patient föreställer sig att röra sin fantomlem kommer signaler att skickas via nerver till de kirurgiskt konstruerade muskelparen. Implanterade muskelelektroder kommer sedan att känna av dessa signaler för kontroll av syntetiska motorer i den externa protesen.