https://bodybydarwin.com
Slider Image

Jos haluamme bionisia raajoja, jotka todella toimivat, saatamme tarvita viisaampia amputaatioita

2020

Proteesien raajat etenevät harppauksin. Heistä tulee tietokoneistettuja, aivojen ohjaamia ja sensaatiomaisia. Mutta niin futuristisia kuin nämä bioniset raajatkin, käyttäjät mieluummin usein yksinkertaisempia laitteita, koska hienoja laitteita on vaikea hallita ja he eivät tarjoa tarpeeksi palautetta.

Jos taiputat ranteesi, vaikka silmäsi olisivatkin kiinni, voit tuntea ranteesi olevan ja kuinka nopeasti taivutat sitä. Ja jos pidät tankoa, voit kokea kuinka suuri se on. Joku, jolla on keinotekoinen ranne, ei voi tuntea mitään siitä - sen sijaan hänen on jatkuvasti seurattava proteesiaan nähdäkseen mitä se tekee.

"Nämä tuntemukset ovat mitä me aiomme antaa takaisin ihmisille, joilla on raajojen amputaatio, sanoo Hugh Herr, joka luo proteesin raajoja MIT: ssä ja käyttää itse kahta bionista jalkaa.

Herr ja hänen kollegansa väittävät, että osa syystä edistyneeseen proteesitoimintaan ei ole alkamassa, johtuu siitä, että amputointi ei ole olennaisesti muuttunut sisällissodan jälkeen. Uudessa Science Robotics -lehdessä he ovat kokeilleet uutta amputaatiomenetelmää, joka voi tarjota edistyneempien proteesien paremman hallinnan ja aistipalautteen.

Tyypilliset amputaatiot leikataan suoraan potilaan hermojen ja lihaksien läpi jättäen ylimääräistä lihasta taipumaan raajan päähän pehmusteeksi. Ilman mitään elimiä, jotka stimuloivat, katkenneet hermot turpoavat tuskallisesti. Lisäksi järjestely heikentää lihaksen sähköisiä signaaleja, mikä vaikeuttaa joidenkin bionisten raajojen hallintaa, jotka ottavat tilauksensa kehon sähköpiiristä.

Normaalisti lihakset tulevat pareittain, jotka tekevät päinvastaisia ​​asioita. Esimerkiksi, kun taiputat hauislihastasi, tricepsisi venyvät. Tuo venyttelevä triceppi lähettää automaattisesti signaalin takaisin aivoihisi, kertomalla sinulle, mitä tapahtuu käsivarressasi. Amputaatio hajottaa tyypillisesti nämä lihasparit, mutta Herr uskoo, että niiden uudelleen luominen saattaisi bionisen raajan hallinnan tuntumaan luonnollisemmalta ja antaisi käyttäjille käsityksen bionisten raajojen sijainnista ja liikkeistä tarvitsematta katsoa sitä. (Tätä tunnetta kutsutaan proprioceptioniksi.)

Tämän idean testaamiseksi Herr ja hänen tiiminsä loivat keinotekoiset lihaparit seitsemään rottaan. Ottaa kaksi lihasta, joiden hermo oli poistettu, he yhdistivät ne yhteen ja vartsivat ne rotan jalkoihin. Sitten he ottivat kaksi hermoa, jotka yleensä taipuvat ja pidentävät jalan lihaksia, ja kiinnittivät yhden jokaiseen lihassiirteeseen. Myöhemmin, kun he stimuloivat yhtä lihaksista saadakseen sen supistumaan, mittaukset osoittivat, että toinen lihakset lähettivät automaattisesti signaalin aivoihin, kun ne venyivät. Koe osoitti, että nämä keinotekoiset lihasparit toimivat samalla tavalla kuin biologiset parit. Lihakset ja hermot tarjosivat lisäksi riittävän voimakkaan sähköisen signaalin, jota voitiin käyttää proteesin ohjaamiseen.

Herrille nämä tulokset tarkoittavat, että keinotekoiset lihaparit saattavat mahdollistaa tiedon virtaamisen proteesiraajaan ja siitä. Supistuvan lihaksen sähkösignaalit voisivat kertoa bioniselle raajalle, mitä tehdä, kun taas venytyslihas kertoo aivoille, kuinka raaja liikkuu, mikä luo asennon tunteen. Sähköinen stimulaatio bionisesta raajasta lihakseen voi tarjota lisäpalautetta siitä, missä raaja on ja mikä on sen tunne. Tällä tavalla käsivarsi voi kertoa, jos joku ravistaa keinotekoista kättäsi tai kuinka painava sauva tarttumisesi on.

Jokainen lihaspari voi hallita vain yhtä liiketyyppiä, esimerkiksi siirtämällä käsivartta ylös ja alas kädenpuristusta varten. Jokaisen sormen taivuttamiseksi tai ranteen säätämiseksi tarvitaan muita, riippumattomia lihasparia.

"tekijänoikeudet": " Nigel Parry / CPi-syndikaatti Parry / CPi-syndikaatti": [Parry / CPi-syndikaatti

Joillakin amputaatioilla kärsivillä ihmisillä voi silti olla joitain näistä luonnollisista lihasparista jäljellä olevassa raajassa. Muille pariliitokset voitiin rekonstruoida ottamalla lihaksia muista kehon osista ja siirtämällä ne proteesien kiinnityskohtaan, kuten Herrin ryhmä teki tässä tutkimuksessa. Ja amputaatioille, jotka suunnitellaan etukäteen, amputatoitava raaja voi olla erinomainen lihasten ja hermojen lähde, joka auttaa luomaan lihasteparit uudelleen.

"Aikaisemmin raaja amputoitiin ja krematoitiin, ja kaikki nuo suuret kudokset heitettiin pois", Herr sanoo. ”Jopa minun tapauksessani - molemmat jalkani amputoidaan polven alapuolelle ja amputaatioani tehtiin 30-muutama vuosi sitten todella typerällä tavalla, tavanomaisella tavalla - periaatteessa voimme tehdä tarkistuksen raajoihini ja saada lihakset toinen kehoni osa ja luoda nämä parit. ”

Ja itse asiassa juuri sen hän aikoo tehdä. "Haluamme kääntää tämän nopeasti ihmisille, ja haluan henkilökohtaisesti, että tämä tehdään raajoihini", Herr sanoo. Tällä hetkellä hänellä on raajat kuvansa, kehitetään leikkaussuunnitelma ja odotetaan eettisen arviointilautakunnan hyväksyntää, mutta hän luulee voivansa tehdä leikkauksen ”hyvin pian”.

"Aikaisemmin raaja amputoitiin ja krematoitiin, ja kaikki nuo suuret kudokset heitettiin pois."

Menettelyä pidetään vähäisenä riskinä, koska siihen liittyy vain kudosten uudelleen järjestäminen. Jos se ei toimi, tulosten pitäisi olla samanlaisia ​​kuin tavanomainen amputaatio.

Toinen etu, Herr sanoo, on, että tekniikka antaa palautetta käyttäjän hermoille lihaksen kautta. ”Lihakset eivät välitä siitä, että synteettiset asiat koskettavat heitä, mutta hermot todella valittavat. Se ei pidä siitä ollenkaan, ja lopulta hylkää sen. Lihakset ovat paljon vähemmän koskettavia. ”FDA on jo hyväksynyt muut lihaksiin liittyvät sähkölaitteet, joten joukkue kohtaa siellä vähemmän esteitä.

Jos se toimii, amputaatiotekniikka voi tarjota tarkemman ohjauksen ja aistipalautteen, mikä puolestaan ​​voi johtaa parempiin reflekseihin ja parempaan käyttökokemukseen.

Heidän on vielä testattava se ihmisillä, mutta joukkue toivoo, että heidän tekniikka auttaa saamaan bioniset raajat tuntemaan ja käyttäytymään enemmän kuin luonnolliset raajat.

Muiden tutkijoiden, jotka asettavat johdot ihmisten hermoihin, on selvitettävä, mitkä sähköiset kuviot voivat luoda voiman, kosketuksen, sijainnin ja nopeuden tunteen. Sitä vastoin, sanoo Herr, “käytämme kehon luonnollisia antureita näiden tunneiden luomiseen. Sen vuoksi olemme varmoja siitä, että se tuntuu paikalta, tuntuu nopeudelta, tuntuu voimalta. ”

Nämä konservatiivit haluavat vakuuttaa teille ilmastomuutoksen todellisuuden

Nämä konservatiivit haluavat vakuuttaa teille ilmastomuutoksen todellisuuden

Menkää eteenpäin, nai serkkusi - se ei ole niin paha tuleville lapsillesi

Menkää eteenpäin, nai serkkusi - se ei ole niin paha tuleville lapsillesi

Paras retkeilyvaruste, joka tekee upeasta ulkoilusta hieman mukavamman

Paras retkeilyvaruste, joka tekee upeasta ulkoilusta hieman mukavamman