Среда, 08.12.2021, 19:19
Приветствую Вас, Гость Нашей Планеты



14:23
Протезы рук приблизились к реальным конечностям сразу по двум параметрам




Умные протезы с каждым годом становятся всё совершеннее. Но так или иначе улучшение технологии для искусственных конечностей всегда сводится к работе над двумя параметрами: имитацией чувствительности и полноценным контролем за каждым пальцем.

Недавно в журнале Science Translational Medicine вышло две новые статьи, рассказывающие о достижениях в обеих этих сферах.

Исследователи разработали методики управления искусственными конечностями, которые сочетают в себе прогресс как в развитии технологии тактильной обратной связи, так и в исполнении двигательных команд. По словам разработчиков, их достижение помогает преодолеть основные ограничения в использовании "умных" протезов.

Как правило, подобные устройства приводятся в движение электроникой, которая регистрирует движения мышц пользователя, и отдаёт сигнал к совершению аналогичных движений протезом. Также прежде уже предпринимались попытки придать искусственным конечностям чувствительность посредством подключения электродов устройства к нервам пациента.

Благодаря технологии тактильной обратной связи становится возможным манипулировать самыми мелкими предметами.

Учёные пытались заменить недостающие тактильные ощущения, стимулируя оставшиеся нервы пациента регулярными тренировками: электрический импульс подавался с различной интенсивностью, когда протез касался тех или иных предметов. Тогда испытуемые сообщали об ощущении покалывания, которое обеспечивало им обратную связь с миром, однако многие посчитали, что такие неестественные ощущения покалывания могут стать настоящей проблемой в долгосрочной перспективе.

Нейроинженер Дастин Тайлер (Dustin Tyler) и его коллеги из Западного резервного университета Кейза в своей работе достигли максимальных результатов как в обеспечении чувствительности, так и в мастерстве управления искусственной конечностью. Заменить неприятное покалывание от электрических импульсов стало возможным благодаря особой методике "узорных импульсов", которые различаются по интенсивности по ходу времени.

В рамках эксперимента исследователи прикрепили датчики давления к каждому пальцу "умных" протезов добровольцев. Сигналы датчиков могут быть переведены в электрические импульсы особого порядка, которые помогают воспроизвести то или иное тактильное ощущение. Различные модели стимулирования вызывали разные чувства, в том числе и постукивания, постоянного давления, лёгкого или движущегося прикосновения.

Далее Тайлер и его команда решили проверить, могут ли эти ощущения помочь в дополнительном контроле над протезами. Для этого добровольцев попросили использовать свою роборуку, чтобы оторвать стебельки от вишен. Обычно пациенты с ампутированными конечностями испытывают трудности в исполнении таких тонких задач, поскольку не могут понять, стоит ли им нажимать сильнее или слабее на предмет.

Магнус N — пациент, потерявший руку, но получивший умный протез, который полностью подчиняется его воле.

Результаты эксперимента показали, что без применения технологии обратной связи пациенты смогли успешно очистить лишь 77% вишен, тогда как с тактильной обратной связью процент успеха вырос до 100.

Несмотря на громкий успех эксперимента, технология по-прежнему связана с определёнными рисками для пациентов. К примеру, для подключения нервов человека к стимулятору носители протеза должны имплантировать себе электроды в верхней части рук, при этом оставив некоторые соединения на поверхности кожи. Таким образом возрастает риск занесения инфекции или повреждения электрода.

"Двое участников наших испытаний оказались достаточно осторожными и проносили свои электроды на протяжении двух лет. Но мы понимаем, что это проблема, и пытаемся уменьшить электрод до таких размеров, чтобы его можно было вживлять под кожу, подобно кардиостимулятору", — рассказывает Тайлер, ведущий автор исследования и соавтор первой статьи.

Что же касается второй разработки, то она принадлежит команде из Технического университета Чалмерса в Гётеборге, Швеция, которую возглавлял биоинженер Макс Ортис Каталан (Max Ortiz Catalan). Учёные сообщили в своей статье о существенном прогрессе в области технологии полного контроля над искусственными конечностями.

Как мы уже упомянули, обычные системы управления протезами подразумевают считывание мышечной активности как намерений о совершении движений, в дальнейшем эти сигналы интерпретируются как руководство к действию. Поскольку импульсы можно считывать через кожу, методика является неинвазивной. Но слои ткани и кожи между мышцами и датчиками искажают двигательный сигнал, замедляя управляемость протеза. Соответственно, внешние электроды могут оказаться ещё менее эффективными.

Электрод вживляется в мышцу, которая получает сигналы напрямую от мозга.

Чтобы получить мышечные сигналы напрямую, Ортис Каталан и его коллеги изучили умные протезы. Искусственная конечность подсоединяется к кости пациента через титановый соединительный элемент. Костная ткань, как правило, хорошо развивается и вырастает вокруг винта, что значительно отличает новую технологию протезирования от старой, где конечность крепится на петлеобразное соединение.

В рамках эксперимента Ортис Каталан и его команда отправили отводящие электроды через разъём, протолкнули их через кость и имплантировали непосредственно в мышцы, которые отвечают за движение недостающей конечности. Авторы исследования подчёркивают, что их эксперимент был весьма смелым, так как прежде внутримышечные электроды использовались только в экспериментах на животных и в краткосрочных клинических испытаниях.

Счастливым обладателем новой системы контроля за собственными искусственными конечностями стал водитель грузовика по имени Магнус N, которые использует технологию с вживлённым электродом с 2013 года и пока не собирается от неё избавляться.

"Мой протез подчиняется мне не хуже настоящей руки. Моя предыдущая искусственная конечность с накожными датчиками куда хуже поддавалась контролю, особенно на холоде. К тому же, новым устройством оказалось в пять раз легче управлять", — делится впечатлениями пациент в пресс-релизе.

Помимо вживления электродов в мышцы, исследователи также обернули электрод вокруг нерва ампутированных конечностей пациентов. Этот элемент позволит интегрировать в протез и систему тактильной обратной связи. Но перед этим Ортису Каталану и его коллегам ещё предстоит ознакомиться с результатами работы команды Тайлера.

Видео:




Оцените материал:





ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ:

Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения. Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.


Категория: Наука и технологии | Источник: https://bme.case.edu/FacultyStaff/PrimaryFaculty/Tyler/| Источник: http://stm.sciencemag.org/content/6/257/257ra138| Источник: http://www.vesti.ru/doc.html?id=1256344&cid=2161| Просмотров: 713 | Добавил: Bellezza| | Теги: реальным, параметрам, сразу, конечностям, Рук, по, протезы, двум, приблизились | Рейтинг: 5.0/7

В КОММЕНТАРИЯХ НЕДОПУСТИМА КРИТИКА САЙТА,АДМИНИСТРАТОРОВ,МОДЕРАТОРОВ и ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ,КОТОРЫЕ ГОТОВЯТ ДЛЯ ВАС НОВОСТИ! УВАЖАЙТЕ ЧУЖОЙ ТРУД!
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

По этой теме смотрите:



ВСЕ НОВОСТИ:
Астрология, пророчества [1066]Астрономия и космос [1457]Безумный мир [2063]
Войны и конфликты [2310]Гипотезы и версии [3874]Дом,сад,кулинария [3945]
Животные и растения [2669]Здоровье,психология [4748]История и археология [4652]
Мир вокруг нас [2167]Мировые новости [7583]Наука и технологии [890]
Непознанное [4196]НЛО,уфология [1263]Общество [7796]
Прогнозы ученых,исследования [798]Происшествия,чп,аварии [1302]Российские новости [5860]
Стихия,экология,климат [2739]Феномены и аномалии [945]Фильмы и видео [6336]
Частное мнение [4911]Это интересно! [3311]Юмор,афоризмы,притчи [2394]



АРХИВ САЙТА:
Астрология и пророчества [819]Гипотезы и прогнозы [4590]Дом,сад,кулинария [222]
Животные и растения [2789]Здоровье и красота [5686]Интересности и юмор [3749]
История и археология [4567]Космос, астрономия [2221]Мир вокруг нас [1975]
Наука и технологии [2378]Непознанное [3925]НЛО,уфология [1746]
Общество, в мире, новости [11030]Психология и отношения [76]Стихия, климат, экология [379]
Фильмы и видео [353]Частное мнения [58]Эзотерика и феномены [2030]