Автор: Макс Ортиз Каталан

 

Клиническое применение роботизированного протеза

Впервые роботизированные протезы, контролируемые посредством имплантированного нейромускулярного интерфейса, стали клинической реальностью. Инновационная оссеоинтегрированная система предоставляет пациентам новые возможности в повседневной жизни и профессиональной деятельности.

Протез создал проживающий в Швеции уроженец Мексики доктор Макс Ортиз Каталан. Протез становится продолжением человеческого тела через оссеоинтеграцию – это значит, что он подсоединяется прямо к кости через титановый имплант, и благодаря нейронному и мышечному связывающему интерфейсу достигается надежный и интуитивный контроль искусственной руки.

 

Доктор Макс Ортиз Каталан   Фото: Investigación y Desarrollo

 

Макс Ортиз Каталан – выпускник университета TecnológicodeMonterrey. По его словам, Магнус, пациент с ампутированной выше локтя рукой, является первым человеком, на котором была опробована новая технология. С 2013 года, когда была проведена опреация, Магнус смог вернуться к нормальной трудовой деятельности: он работает оператором тяжелой техники на границе между Швецией и Финляндией.

 

«Мы использовали технологию оссеоинтеграции, чтобы создать долговечное стабильное соединение между человеком и машиной. Нам удалось интегрировать их на разных уровнях», говорит Каталан. «Искусственная рука прямо соединяется с костью, что обеспечивает механическую стабильность. Затем нервы и мускулы соединяются с системой контроля протеза через нейромускулярные электроды. Это создает глубокое взаимопроникновение человека и машины, биологии и мехатроники». Рука пациента была ампутирована более десяти лет назад. До операции его протез контролировался через электроды, расположенные на его коже, но такая система контроля ненадежна и существенно ограничивает функциональность.

Теперь у пациента появилась система контроля, соединенная с его собственной нервной и мышечной системами, так что после операции он получил возможность справляться со всеми встречающимися ситуациями: от вождения и разгрузки грузовика до завязывания шнурков своим детям.

Магнус и его протез.   Фото: Investigación y Desarrollo

 

Надежное соединение между протезом и телом до сих пор было недостающим звеном для клинической реализации нейроконтроля и сенсорной обратной связи. Сенсорная обратная связь – ключевой элемент взаимодействия с окружающей средой, и теперь он достигнут.

 

Как это работает

Новая технология основана хирургическом введении титанового имплантата в кость, который соединяется с ней благодаря процессу оссеоинтеграции (от лат. оsseo - кость). Затем к титановому имплантату крепится основа, служащая металлическим продолжением кости, к которому в свою очередь крепится сам протез. Электроды имплантируются в нервы и мускулы, образуя единую систему контроля. Эти электроды регистрируют сигналы, которые передаются через оссеоинтегрированный имплантат к протезу, где сигналы в итоге декодируются и транслируются в движение.

Протез управляется сознанием человека через систему электродов. Фото: Investigación y Desarrollo

 

 

Преимущества новой технологии

Прямое соединение со скелетом означает:

• Увеличенный диапазон движений, доступных пациенту.

• Устранение боли, вызываемой постоянным давлением обычного протеза.

• Стабильное и легкое соединение и отсоединение.

• Увеличенная сенсорная обратная связь благодаря прямой передаче сил и вибраций кости (оссеоперцепция).

• Протез можно носить весь день, каждый день.
 

 

Имплантирование электродов в нервы и мускулы означает:

• Благодаря боле тонкому и глубокому соединению тела и протеза, пациент может контролировать его с меньшим усилием и более точно управляться даже с маленькими и хрупкими предметами.

• Тесная связь между источником импульса и электродом предохраняет от помех, создаваемых другими мускулами.

• После первой установки протеза нет необходимости в перенастройке, потому что не приходится переставлять электроды для каждого вида деятельности (как в случае с в внешним подсоединением электродов к коже).

• Поскольку электроды имплнатированы, а не расположены на коже, на качество контроля не влияет состояние окружающей среды. Также обеспечивается защита электромагнитных колебаний (от электроприборов или линий электропередач), так как электроды защищены самим телом.

• Электроды в нервах могут посылать сигналы в мозг в качестве ощущений от протеза.

Технология оссеоинтеграции кладет конец проблемам воспалений, раздражений и дискомфорта, которые вызывает обычный протез. К тому же, титановый имплантат позволяет кости расти вокруг него, образуя прочное соединение, что было бы невозможно при использовании других материалов, таких как нержавеющая сталь, которая вызывает реакцию герметизации и создает механическую нестабильность.

 

Разработчики и перспективы внедрения

Протез был разработан в Chalmers Technological University, г.Гётебург, Швеция, при сотрудничестве с Sahlgrenska University Hospital и компанией-производителем имплантатов Integrum AB.

Около 400 человек по всему миру уже имеют титановые имплантаты, но только двое из них имеют также систему электродов, вживленных в нервы и мускулы. Ожидается, что в этом году более чем десяти пациентам будет вживлена подобная система нейроконтроля.

Титановые имплантаты для соединения протеза с костью пока доступны только в Европе, Австралии, Чили и Соединенных Штатах. «Наша цель – создать технологию, которой люди будут пользоваться в повседневной жизни. Мы бы хотели, чтобы эта технология стала стандартной процедурой при каждой ампутации, тогда и цена бы снизилась», заключает доктор Каталан.

 

Источник: Investigación y Desarrollo.