- Швейцарски учен открива нова ера за бионичните ръце
- 27 пациенти ползват тази разработка
Нова надежда на хората с ампутирани крайници дава разработка на Солайман Шокур от Лабораторията за транслационно невронно инженерство към швейцарския Федерален технологичен институт в Лозана.
Шокур и екипът му разработват бионични невротехнологии за възстановяване на сензорно-моторните функции – чувствителността, включително усещане за топлина и влага - при хора, които са загубили част от ръката си. Неинвазивната технология, която се пренася с миниатюрно устройство, позволява на хора с ампутирани крайници и протези да чувстват температурни промени.
Това подобрява естественото усещане и възможността за общуване на пациентите чрез техните протези. Иновацията стана един от победителите в категория “Инженеринг и технологии” на глобалната среща за наука Falling Walls в Берлин миналата година.
“Дълго време фокусът на разработката на протези за ампутирани бе върху проектирането на роботизирани устройства за възстановяване на двигателните функции. През последното десетилетие няколко групи, включително нашата, се стремят да подобрят протезите със сензорна обратна връзка, като например потребителите да възприемат форми и текстури с върховете на пръстите на роботизираната протезна ръка”, разказва Шокур пред Falling Walls за усилията за създаване на невротехнологии за възстановяване на сензорно-моторните функции.
Той обаче насочва усилията си в друга посока. Така се превръща в пионер в пробива, който интегрира термична обратна връзка в протезните ръце.
“В стремежа да се възстанови богатата палитра от сензорна обратна връзка за потребителите на протези, усещането за температура оставаше пренебрегвано. Ние за първи път демонстрирахме технология, която позволява на ампутираните да възприемат термично усещане чрез протезната си ръка.
Добавянето му към бионичните ръце може значително да подобри качеството на протезите и преживяването на потребителите на протези”, уверен е Шокур. Той дава пример: пациентите могат да разпознават материалите на обектите въз основа на техните термични свойства.
“Още по-важно е наличието на термично усещане в социалния аспект на допира”, казва Шокур.
Учените открили, че затопляне или охлаждане на определени места от остатъчната ръка може да предизвика илюзията, че липсващата част и пръсти се затоплят или охлаждат. Те нарекли това “механизъм на фантомно топлинно усещане”.
“Стана случайно. Правихме тест за термичната чувствителност на края на липсващата ръка, когато внезапно един пациент каза, че усещането е подобно на затопляне на липсващия му пръст”, разказва Шокур.
Всичко се случва благодарение на точни термични сензори в реално време.
Едно от нещата, върху които се фокусират иноваторите, били невронните механизми, които възникват след ампутация.
“Разбирането за тях е решаващо за разработването на ефективни неинвазивни технологии, насочени към стимулиране на нервните окончания”, казва Шокур. Неговото изследване включва картографиране на реорганизацията на мозъка след ампутация на ръка, както и идентифициране на участващите специфични невронни пътища, за да се подобри функционалността на протезните устройства.
Технологията е неинвазивна и остава на повърхността на кожата. Преносимото устройство, което създали, може да се ползва от всяка протеза, за да осигури топлинно усещане. Иновацията вече е тествана на 27 пациенти с ампутиран горен крайник. Един от тях казал на учения, че бил щастлив да почувства топлината на ръката на детето си с протезата. Друг споделил, че топлината му дала усещане, че протезата вече не е като чуждо тяло и все едно изгубената му ръка се е върнала.
Това не е първият път, в който д-р Шокур търси начин да подобри живота на хора с ампутирани крайници. Докато е гостуващ учен в американския университет “Дюк” между 2010 и 2012 г., той изучава илюзията на гумена ръка при нечовекоподобни примати и е съавтор на основополагащи изследвания върху инвазивни интерфейси между мозък и машина, които възстановяват сензорната обратна връзка чрез междукортексова стимулация. Докато координира изследвания в бразилския институт за неврорехабилитация AASDAP в Сао Паулу между 2014 и 2019 г., той се фокусира върху неинвазивни интерфейси между мозъка и тялото. Бионичните технологии за възстановяване на сензорната обратна връзка, включително усещания за топлина и влажност при хора с ампутирани горни крайници, разработва в TNE LAB от 2019 г.
Крайната цел е индустриално производство на термично чувствителни протези чрез технологии, които са лесни за внедряване и могат да бъдат интегрирани без проблем в съществуващи протези за ръце. За да се постигне това, е важно да се усъвършенстват механизмите за термична обратна връзка. Това може да стане чрез високочувствителни термични сензори. Друго, върху което се фокусира изследователят, е проучване на невронните механизми, които се случват след ампутация.
“Разбирането на тези невронни процеси е от решаващо значение за разработването на ефективни неинвазивни технологии, които насочват и стимулират нервите. Това изследване включва картографиране на реорганизацията на мозъка и идентифициране на специфичните невронни пътища, които участват в процеса, за да се подобри функционалността на протезните устройства”, казва Шокур.
