این پای مصنوعی جدید با فکر کنترل می شود!

محققان دانشگاه MIT یک پای مصنوعی بیونیک با کنترل مغزی را آزمایش کرده‌اند، که به بیماران قطع‌ عضو امکان می‌دهد تا پای مصنوعی خود را فقط با فکر کنترل کنند و عملکرد آن همانند یک پای سالم است.

به گزارش تک‌ناک، این فناوری، که از تکنیک جراحی جدیدی به نام رابط میونورال آگونیست-آنتاگونیست بهره می‌برد، ارتباطات عصبی و عضلانی را در بقایای عضو حفظ می‌کند و به این ترتیب به کاربران اجازه می‌دهد تا حرکت پای مصنوعی را در سطحی نزدیک به حرکت طبیعی کنترل کنند. این تکنولوژی در آزمایش‌ها نشان داده است که می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی کیفیت حرکت را بهبود بخشد.

پاهای مصنوعی برای بسیاری از افراد قطع عضو فرصتی برای بازیابی تحرک فراهم می‌کنند، امّا پروتزهای سنتی ممکن است احساس ناهنجاری و غیرطبیعی داشته باشند.

به‌تازگی محققان دانشگاه MIT پروتز جدیدی را آزمایش کرده‌اند که تجربۀ راه رفتن به شکلی طبیعی‌تر را برای افراد قطع عضو فراهم می‌کند.

این پای بیونیک که توسط مغز بیمار کنترل می‌شود، به افراد این امکان را می‌دهد تا تنها با استفاده از افکار خود، پای مصنوعی را کنترل کنند. مطالعه‌ای جدید توانایی شرکت‌کنندگان در راه رفتن طبیعی‌تر، کنترل پله‌ها و مانور آسان در اطراف موانع را نشان داد.

هیو هر، نویسندۀ ارشد این مطالعه می‌گوید که تاکنون هیچ پروتزی نتوانسته است این سطح از کنترل مغز را نشان دهد و راه رفتن طبیعی را ایجاد کند، جایی که سیستم عصبی انسان حرکت را کنترل می‌کند و یک الگوریتم کنترل رباتیک این کار را انجام نمی‌دهد.

تکنیک جراحی

کلید این فناوری پای بیونیک یک تکنیک جراحی جدید به نام رابط میونورال آگونیست-آنتاگونیست (AMI) است. جراحی قطع عضو زیر زانو باعث حفظ و اتصال مجدد اعصاب و عضلات در اندام باقی‌مانده می‌شود.

به‌طور معمول، جراحی قطع عضو، اتصالات بین عضلاتی (آگونیست‌ها و آنتاگونیست‌ها) که اغلب با هم کار می‌کنند را قطع می‌کند. این موضوع باعث ایجاد اختلال در ارتباط طبیعی بین این عضلات و سیستم عصبی می‌شود.

جراحی AMI جفت عضلۀ اتصالات بین عضلات در اندام باقی‌مانده را دوباره به هم متصل می‌کند. سیگنال‌های ماهیچه‌های به هم پیوسته به پای بیونیک کمک می‌کنند تا شیوۀ استفادۀ کاربر از پای مصنوعی (فلکس، نقطه، چرخش) را تعیین کند.

هیو هر در این زمینه توضیح می‌دهد که با روش جراحی AMI، تا حد ممکن سعی می‌کنیم آگونیست‌های بومی را به روش فیزیولوژیکی به آنتاگونیست‌های بومی متصل کنیم تا پس از قطع عضو، فرد بتواند اندام فانتوم کامل خود را با سطوح فیزیولوژیکی حس عمقی و دامنۀ حرکت، کنترل کند.

آزمایش‌ها نویدبخش در این فناوری است

رابط عصبی پروتز پس از عمل جراحی AMI که عضلات را دوباره به هم وصل می‌کند، وارد عمل می‌شود و از الکترودهای روی اندام باقی‌مانده برای تشخیص و نظارت بر این انقباضات عضلانی استفاده می‌کند.

رابط به سادگی فعالیت عضلات را ثبت نمی‌کند و دارای یک الگوریتم پیشرفته است، که عمل آن مانند رمزگشا می‌باشد و الگوهای خاص انقباضات عضلانی را تجزیه و تحلیل می‌کند و آنها را به حرکات مورد نظر برای پای مصنوعی تبدیل می‌نماید.

برای این مطالعه، همۀ شرکت‌کنندگان یک پای بیونیک با یک مفصل مچ پا با انرژی الکتریکی دریافت کردند. این انرژی الکتریکی اغلب سیگنال‌هایی را از عضلات گاستروکنمیوس که خم شدن و اکستنشن پا را کنترل می‌کنند، می‌گیرد. سپس سیگنال‌ها به یک کنترل‌کنندۀ روباتیک وارد می‌شوند که حرکت بهینۀ مچ پا را بسته به متغیرهایی مانند: زاویه خمش، گشتاور و منبع تغذیه تعیین می‌کند.

بر اساس بیانیۀ مطبوعاتی، مزایای جراحی AMI در یک مطالعه با هفت بیمار مشهود بود. علاوه بر این، آنها کاهش درد و حداقل آتروفی عضلانی را پس از جراحی گزارش کردند.

محققان MIT در تلاش هستند تا این فناوری را به‌طور گسترده در دسترس قرار دهند. آنها امیدوارند که در مدت پنج سال یک نسخۀ تجاری از پای بیونیک داشته باشند.

این یافته‌ها در مجلۀ Nature Medicine منتشر شد.