Для многих людей с ампутированными конечностями протезы дают шанс вернуть подвижность. Но традиционное протезирование может показаться неуклюжим и неестественным. Теперь исследователи Массачусетского технологического института протестировали новый протез, который позволяет людям с ампутированными конечностями ходить более естественно. Эта бионическая нога, управляемая мозгом, позволяет владельцу протеза управлять стопой, используя только свои мысли. Исследование продемонстрировало способность участников ходить более естественно, справляться с лестницами и легко обходить препятствия. “Никому еще не удавалось продемонстрировать такой уровень мозгового контроля, который обеспечивает естественную походку, когда движением управляет нервная система человека, а не роботизированный алгоритм управления”, - сказал Хью Херр, содиректор K. Лиза Янг из Центра бионики Массачусетского технологического института и старший автор нового исследования.
Ключом к этой бионической технологии ног является новая хирургическая техника, называемая мионевральным интерфейсом агонист-антагонист (AMI). Эта операция по ампутации ниже колена сохраняет и восстанавливает нервы и мышцы оставшейся конечности. Как правило, операция по ампутации приводит к разрыву связей между мышцами (агонистами и антагонистами), которые обычно работают сообща. Это нарушает естественную связь между этими мышцами и нервной системой. Операция по ампутации соединяет пары мышц-агонистов и антагонистов в остаточной конечности. Сигналы от присоединенных мышц помогают бионической ноге определить, как пользователь хочет использовать протез стопы (сгибать, направлять, вращать). “С помощью процедуры ампутации AMI мы пытаемся, насколько это возможно, соединить нативные агонисты с нативными антагонистами физиологическим образом, чтобы после ампутации человек мог полностью двигать фантомной конечностью с физиологическим уровнем проприоцепции и диапазоном движений”, - объяснил Герр.
Нейропротезный интерфейс начинает работать после того, как после операции AMI мышцы восстанавливаются. Для обнаружения и мониторинга мышечных сокращений используются электроды на оставшейся конечности. Интерфейс не просто регистрирует мышечную активность. Он оснащен усовершенствованным алгоритмом, который действует как декодер. Он анализирует специфические паттерны мышечных сокращений и преобразует их в движения, необходимые для протеза стопы. Для участия в исследовании все участники получили бионическую ногу с голеностопным суставом, работающим на электричестве. Обычно это позволяет получать сигналы от икроножных мышц, которые контролируют сгибание и разгибание стопы. Затем сигналы поступали в роботизированный контроллер, который определял оптимальное движение голеностопа в зависимости от таких параметров, как угол сгибания, крутящий момент и источник питания.
Согласно пресс-релизу, преимущества операции на ОИМ были очевидны в ходе исследования с участием семи пациентов. Более того, они сообщили об уменьшении боли и минимальной мышечной атрофии после операции. “Эта работа представляет собой еще один шаг в нашей работе, демонстрирующий, что возможно с точки зрения восстановления функций у пациентов с тяжелыми травмами конечностей. Именно благодаря таким совместным усилиям мы можем добиться кардинального прогресса в уходе за пациентами”, - сказал Мэтью Карти, хирург из больницы Бригама и женской больницы и доцент Гарвардской медицинской школы. Исследователи Массачусетского технологического института работают над тем, чтобы сделать эту технологию более доступной. Они надеются получить коммерческую версию бионической ноги в течение пяти лет.
