Bioniczne kolano dla osób po amputacji. Można nawet kopać piłkę
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali rewolucyjny sposób przywracania naturalnego ruchu osobom po amputacjach nogi powyżej kolana. Zamiast mocować protezę w tradycyjnym leju, stworzyli bioniczne kolano, które integruje się bezpośrednio z mięśniami i kością pacjenta. Efekt? Płynne i bardziej zbliżone do naturalnych ruchy.
Nowy system nazwany e-OPRA (enhanced Osseointegrated Prostheses for the Rehabilitation of Amputees) pozwala pacjentom chodzić szybciej, sprawniej wchodzić po schodach i pewnie omijać przeszkody. To ogromny krok naprzód w stosunku do klasycznych protez, które często ograniczają swobodę ruchu i są źródłem dyskomfortu.
W internetowym nagraniu widać pacjenta, który mając zaledwie kilka centymetrów uda i kości udowej, zaskakująco płynnie chodzi, a nawet kopie piłkę. Technologię opracował zespół kierowany przez prof. Hugh Herra z MIT Media Arts & Sciences - zapalonego wspinacza górskiego, który w młodości stracił obie nogi poniżej kolan. Po amputacjach wrócił jednak do wspinaczki, a później poświęcił życie badaniom nad zaawansowanymi protezami.
Klucz do sukcesu: mięśnie "rozmawiające" ze sobą
Przełom MIT bazuje na technice chirurgicznej, którą laboratorium Herra rozwijało od lat, tzw. interfejsie mięśniowo-nerwowym agonista-antagonista (AMI, z ang. agonist-antagonist myoneuronal interface). Polega ona na ponownym łączeniu par mięśni w kikucie tak, by mogły się ze sobą komunikować. W zdrowej nodze mięśnie działają w parach: jeden mięsień się kurczy, drugi rozluźnia, informując mózg o położeniu kończyny.
Dzięki AMI nawet po amputacji te sygnały nadal powstają w mięśniach resztkowej kończyny i mogą sterować bioniczną protezą. W nowym rozwiązaniu do kości udowej wszczepiana jest tytanowa śruba, a przewody biegną do elektrod w mięśniach AMI. Zebrane sygnały trafiają do specjalnego robota-kontrolera, który w czasie rzeczywistym oblicza momenty siły potrzebne do ruchu bionicznego kolana, dokładnie tak, jak chce tego użytkownik. W porównaniu z protezami osadzanymi w leju, ta metoda pozwala lepiej przenosić obciążenia i zmniejsza ryzyko otarć czy infekcji skóry.
Ciało czy maszyna? Granica się zaciera
Badania wykazały, że dwie osoby, które otrzymały jednocześnie technologię AMI oraz implant e-OPRA, znacznie lepiej radziły sobie z różnymi zadaniami fizycznymi niż uczestnicy badań, którzy mieli tylko AMI lub nie mieli żadnego z tych rozwiązań. Co więcej, pacjenci z nowym bionicznym kolanem znacznie częściej deklarowali, że proteza jest dla nich częścią ciała, a nie tylko narzędziem. To kluczowe, bo poczucie, że proteza jest "własną nogą", przekłada się na większą pewność w codziennych czynnościach.
Bez względu na to, jak zaawansowana jest sztuczna inteligencja w protezie, dla człowieka to wciąż tylko narzędzie. Ale gdy integrujemy protezę z tkankami, użytkownik coraz częściej mówi, że to już część jego ciała
Zespół MIT przewiduje, że wdrożenie tej technologii do szerszego użytku może zająć około pięciu lat. Przed nimi większe badania kliniczne i proces uzyskiwania zgody amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA).
