احساس ریتم: پای بیونیک مغزی MIT به قطع‌عضوها امکان رقصیدن دوباره می‌دهد
برای بسیاری از قطع‌عضوها، پاهای پروتز فرصتی برای بازگرداندن توانایی حرکت ارائه می‌دهند. اما پروتزهای سنتی ممکن است سنگین و غیرطبیعی به نظر برسند.
اکنون، محققان MIT یک پروتز جدید آزمایش کرده‌اند که تجربه راحت‌تری از راه رفتن به قطع‌عضوها می‌دهد.
این پای بیونیک مغزی به پوشندگان خود اجازه می‌دهد تا با استفاده از افکار خود پروتز را کنترل کنند. مطالعه نشان داد که شرکت‌کنندگان قادر به راه رفتن طبیعی‌تر، بالا و پایین رفتن از پله‌ها و به راحتی عبور از موانع بودند.
هیگ هر، یکی از مدیران مرکز بایونیک کی.لیسا یانگ در MIT و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: “هیچ‌کس تا کنون نتوانسته این سطح از کنترل مغزی که راه رفتن طبیعی تولید می‌کند را نشان دهد، جایی که سیستم عصبی انسان حرکت را کنترل می‌کند نه یک الگوریتم کنترل رباتیک.”
تکنیک جراحی پشت این مفهوم
کلید این فناوری پای بیونیک یک تکنیک جراحی جدید به نام رابط میونورال آنتاگونیست-آگونیست (AMI) است. این جراحی قطع زیر زانو اعصاب و عضلات پای باقی‌مانده را حفظ و دوباره وصل می‌کند.
به طور معمول، جراحی قطع اعضا اتصالات بین عضلات (آگونیست‌ها و آنتاگونیست‌ها) که معمولاً با هم کار می‌کنند را قطع می‌کند. این امر ارتباط طبیعی بین این عضلات و سیستم عصبی را مختل می‌کند.
جراحی AMI عضلات آگونیست و آنتاگونیست را در پای باقی‌مانده دوباره متصل می‌کند. سیگنال‌های عضلات دوباره وصل شده به پای بیونیک کمک می‌کنند تا بفهمد کاربر چگونه می‌خواهد از پای پروتز استفاده کند (خم، کشیدگی، چرخش).
هر توضیح داد: “با روش جراحی AMI، تا حد امکان سعی می‌کنیم آگونیس‌های بومی را به آنتاگونیست‌های بومی به صورت فیزیولوژیک وصل کنیم تا بعد از قطع عضو، فرد بتواند پای فانتوم خود را با سطح فیزیولوژیک از حس عمقی و دامنه حرکتی حرکت دهد.”
این فناوری در آزمایشات امیدوار کننده است
رابط نروپروستتیک پس از جراحی AMI که عضلات را دوباره متصل می‌کند وارد عمل می‌شود. از الکترودها روی پای باقی‌مانده برای شناسایی و نظارت بر انقباضات عضلانی استفاده می‌کند.
این رابط صرفاً فعالیت‌های عضلانی را ثبت نمی‌کند. دارای الگوریتمی پیشرفته است که به عنوان یک رمزگشا عمل می‌کند. الگوهای خاصی از انقباضات عضلانی را تحلیل کرده و آنها را به حرکات مورد نظر برای پای پروتز تبدیل می‌کند.
در این مطالعه، تمام شرکت‌کنندگان یک پای بیونیک با یک مفصل مچ پا الکتریکی دریافت کردند. این معمولاً سیگنال‌هایی از عضلات گاستروکنمیوس که کنترل کشیدگی و خمیدگی پا را بر عهده دارند را دریافت می‌کند. سپس سیگنال‌ها به یک کنترلر روباتیک تغذیه می‌شد که حرکت بهینه مچ پا را با توجه به متغیرهایی مانند زاویه خمیدگی، گشتاور و منبع تغذیه تعیین می‌کرد.
طبق اعلامیه مطبوعاتی، مزایای جراحی AMI در مطالعه‌ای با هفت بیمار مشخص شد. علاوه بر این، آنها کمتر درد و آتروفی عضلانی حداقلی پس از جراحی گزارش کردند.
متیو کارتی، جراح در بیمارستان بریگام و بخش زنان و استاد مؤسس در دانشکده پزشکی هاروارد گفت: “این کار نمایانگر مرحله‌ای دیگر در نشان دادن این است که چه چیزی در بازگرداندن عملکرد بیمارانی که از آسیب‌های شدید اندام رنج می‌برند ممکن است. از طریق تلاش‌های همکارانه‌ای مانند این، می‌توانیم در روند مراقبت از بیمار تحول ایجاد کنیم.”
محققان MIT در حال کار هستند تا این فناوری را بیشتر در دسترس قرار دهند. آنها امیدوارند تا پنج سال آینده نسخه تجاری پای بیونیک را داشته باشند.
یافته‌ها در مجله Nature Medicine. منتشر شدند.
