Vedci našli spôsob, ako vrátiť ľuďom schopnosť prirodzenej chôdze. Táto prelomová protéza je gamechanger
Výskumníci z MIT demonštrujú, že špecifickou amputáciou končatiny dokážeme pacientovi navrátiť plnú kontrolu nad umelou končatinou.
Výskumníci z MIT navrhli prelomové protézy nohy, ktoré by pacientom s amputáciou mohli pomôcť prirodzene kráčať.
Väčšina špičkových protéz dokáže pacientom vrátiť schopnosť chôdze. Ich najväčším nedostatkom je ale to, že nositeľovi nedávajú plnú neurónovú kontrolu nad umelou končatinou. Namiesto toho majú sadu senzorov a ovládačov, ktoré pohybujú s umelou končatinou predom definovaným spôsobom.
V rámci nového výskumu vedci dokázali navrhnúť neuroprotetické rozhranie. Pacientom s amputáciou dokázali pomocou chirurgického zákroku a tohto rozhrania poskytnúť umelú končatinu, ktorá je plne riadená ich vlastným nervovým systémom. Počas špeciálneho chirurgického zákroku lekári prepájajú svaly vo zvyšku končatiny. To umožňuje pacientovi dostávať spätnú väzbu o tom, kde sa umelá končatina nachádza v priestore.
Prirodzenejšia chôdza
Vedci z MIT zistili v štúdii na siedmich pacientoch, že ak podstúpili túto formu amputácie, na rozdiel od klasickej, dokázali kráčať rýchlejšie, lepšie sa vyhýbať prekážkam a kráčať po schodoch efektívnejšie.
“Toto je prvá štúdia protéz, ktorá ukazuje protézu plne ovládanú nervovou sieťou. Doteraz nikto nedokázal demonštrovať tak vysokú mieru mozgovej kontroly, ktorá vedie k prirodzenej chôdzi. Končatinu ovláda nervová sústava človeka, nie robotický algoritmus,” vysvetľuje Hugh Herr, jeden z autorov novej štúdie.
Autori štúdie zároveň ukázali, že po špecifickej amputácii končatiny pacienti vykazovali menej bolesti a menšiu atrofiu svalstva. Ide ale o málo rozšírenú procedúru. Na svete zatiaľ existuje len približne 60 pacientov, ktorým bola amputovaná končatina takýmto spôsobom.
Neprehliadni
Vedci ale tvrdia, že rovnako môžeme amputovať aj ruku, nielen nohu.
Ako fungujú protézy?
Výskumníci vysvetľujú, že väčšinu pohybov končatín kontrolujú páry svalov, ktoré sa striedavo naťahujú a sťahujú. Pri bežnej amputácii nohy chirurg zoberie končatinu pod kolenom. Tento proces však narúša prácu týchto svalových párov. Výsledkom je, že nervová sústava nedokáže správne odhadnúť pozíciu svalov a ako rýchlo sa sťahujú. To je mimoriadne dôležité pre náš mozog, aby vedel ako s končatinou hýbať.
Pacienti s umelou končatinou preto častokrát presne nevedia, kde sa ich protéza nachádza v priestore. Namiesto toho sa spoliehajú na ovládače, ktoré sú do protézy vstavané. Umelé končatiny však majú aj senzory, ktoré dokážu odhaliť napríklad strmšiu cestu alebo iné prekážky.
Špecifický druh amputácie
Vedci z MIT chceli nájsť spôsob, ktorý by umožnil ľuďom s amputáciou dosiahnuť prirodzenú chôdzu, plne riadenú ich vlastnou nervovou sústavou. Začali pracovať na amputácií AMI (agonist-antagonist myoneural interface). Ide o druh zákroku, počas ktorého sa chirurgovia pokúšajú prepojiť prirodzených agonistov s prirodzenými antagonistami.
Jednoduchšie povedané, tento zákrok poprepája správne páry svalov. Pacient po operácii dokáže “pohybovať” so svojou fantómovou končatinou rovnako dobre, ako dokázal s prirodzenou končatinou. Fantómová končatina je jav, kedy pacient po amputácii “cíti” svoju končatinu tak, ako keby ju stále mal. Môže sa dokonca stať aj to, že v neexistujúcej končatine cíti bolesť.
Svaly a nervy amputovanej končatiny vydávajú podobný signál, ako pri normálnej končatine. Vedci zistili, že pomocou týchto signálov mohli pacienti ovládať protézu oveľa prirodzenejšie a zároveň dokázali chodiť takmer úplne prirodzene.
“Jedným z hlavných zistení našej štúdie je, že len malé zvýšenie nervovej spätnej väzby amputovanej končatiny dokáže pacientovi dodať oveľa väčšiu kontrolu nad umelou končatinou. Pacienti s amputáciou AMI dokázali úplne prirodzene meniť rýchlosť svojej chôdze, prispôsobiť sa odlišnému prostrediu alebo prirodzenejšie sa vyhýbať prekážkam,” tvrdí spoluautor štúdie Hyungeun Song.
Autori štúdie chcú nájsť spôsob, ako opätovne poskladať ľudské telo. Tvrdia, že odbor protéz sa vyvíja cestou lepších ovládačov alebo senzorov. Podľa autorov ide o mimoriadne mocné nástroje, no nositelia sa cez ne nikdy nezžijú so svojou umelou končatinou.
Komentáre