Цивилизация
Бионические протезы рук и ног становятся все более «живыми» — они уже могут не только совершать разнообразные движения, получая все больше степеней свободы, но и начинают чувствовать. Об одном таком протезе, который подарил своему обладателю тактильное чувство, «Газета.Ru» уже писала. Деннис Соренсен из Дании — первый человек с ампутированной рукой, получивший возможность не только движения, но и ощущения, которого он был лишен в течение девяти лет. Уникальную конструкцию разработали швейцарские и итальянские биоинженеры.
Профессор Дастин Тайлер и его коллеги из Западного резервного университета Кейза опубликовали в журнале Science Translation Medicine следующее достижение на этом пути —
результаты первого длительного испытания бионических чувствующих протезов рук на двух пациентах.
Игорь Спетик из Мэдисона, штат Огайо, потерял руку четыре года назад из-за производственной травмы. Искусственная рука служит ему уже два с половиной года. Кейт Вандерхевель потерял руку в 2005 году, он носит свой «умный» протез полтора года. Оба мужчины в течение этого времени занимались повседневными делами.
Искусственной рукой они могли открывать дверь, готовить пищу, завязывать шнурки, чистить зубы и даже рубить дрова.
Интересно, что обоих мужчин с началом использования «умных» протезов перестали беспокоить фантомные боли в культях.
Каждый месяц мужчины посещали лабораторию, где проходили разнообразные тесты на чувствительность, во время которых для чистоты эксперимента им завязывали глаза. Например, ощущение теннисного мячика с волосистым покрытием в искусственной руке вызывало у Спетика мурашки по коже на его сохранившейся части руки. Вандерхевель осторожно брал виноградины и вишню из вазы на столе, не раздавливая их. «Без сенсорной обратной связи он бы превратил их в сок», — замечает Дастин Тайлер, профессор биомедицинской инженерии Западного резервного университета Кейза.
«Тактильное чувство — это один из важнейших путей нашего взаимодействия с окружающим миром, — подчеркивает ученый.
Наша цель была не только в том, чтобы восстановить двигательную функцию, но и восстановить связь пациентов с миром».
Тактильное чувство в протезе возникало благодаря вживленным под кожу электродам, которые подсоединялись к нервам оставшейся части руки. Искусственная кисть была снабжена многочисленными сенсорами. Ученые разработали алгоритм, конвертирующий вход от сенсоров при прикосновении к различным предметам. Эта сенсорная обратная связь корректировала силу сжатия каждого пальца искусственной руки.
Спетику были вживлены три электрода, которые обеспечивали ощущения в 19 точках. Два электрода, вживленные Вандерхевелю, давали ему тактильное чувство в 16 точках. Благодаря им ощущения пациентов совершенствовались со временем. Сначала оба описывали их как покалывание, но по мере привыкания к искусственной руке ощущение становилось все более естественным. Ученые со своей стороны все время совершенствуют тонкую настройку своего устройства и работают над естественностью ощущений.
В конце концов оба мужчины стали воспринимать протезы как продолжение своего собственного тела.
Это первое в мире доказательство того, что чувствующие бионические протезы могут работать в течение такого длительного времени. До сих пор испытание подобных систем продолжалось не более месяца.
Кроме протезов рук ученые в настоящее время работают над «умными» протезами ног, которые бы чувствовали поверхность земли, а также над устройством, которое бы избавило от тремора пациентов, страдающих от болезни Паркинсона.