Когда пациент с ампутированной конечностью думает о ходьбе, протез двигается естественным образом Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали революционный протез, позволяющий людям с ампутированной конечностью ходить естественно и с нормальной скоростью, не концентрируясь сознательно на процессе движения. Бионическая нога расшифровывает мозговую активность владельца и связывает ее с нервами в важных мышцах, контролирующих движение. По словам автора исследования, профессора Хью Херра, результаты первых испытаний впечатляют и могут повлиять на то, как протезы конечностей будут конструироваться в будущем. Однако ученым предстоит еще много работы, прежде чем такие протезы смогут использовать и другие пациенты.
В исследовании, опубликованным в журнале Nature Medicine, отмечается, что у существующих ныне протезов имеется множество ограничений по свободе и механике движения. Ученые из MIT поставили перед собой задачу помочь людям, потерявшим ногу ниже колена, сделать ходьбу более естественной. Бионическая нога дает возможность подниматься по пандусу с нормальной скоростью Обычно при ампутации ноги окончания мышц подворачивают, создавая мягкую прокладку для протеза, что позволяет пользоваться им с максимальным комфортом. Однако при этом теряется возможность контролировать нервные окончания и естественное движение ноги. При использовании новой технологии сначала необходимо провести операцию по соединению жизненно важных пар мышц на культе ноги — либо во время ампутации, либо позже.
Затем специальные датчики на этих мышцах посылают сигналы роботизированному контроллеру, который позволяет «умному» протезу рассчитать, насколько сильно нужно согнуть лодыжку и какую силу нужно приложить при ходьбе. Информация от нервов мускулатуры передается сначала на протез, а затем обратно пациенту, что напоминает работу живой конечности. «Таким образом, когда пациент думает об этом, он чувствует, что конечность движется естественным образом — эти мышцы двигаются так же, как и с живой конечностью, — сказал профессор Херр журналистам. — Пациенты как будто чувствуют свою фантомную конечность и ее движение». В ходе исследования, в котором приняли участие 14 человек, потерявших одну ногу ниже колена, семерым из них во время ампутации был установлен новый «нейропротезный интерфейс», а остальным провели стандартную ампутацию. Затем ученые провели ряд тестов, чтобы выяснить, как пациенты справляются с ходьбой по ровной и наклонной поверхностям и через препятствия. По результатам исследования, скорость ходьбы людей с бионическими протезами была на 41% выше, чем в другой группе, что примерно равно скорости ходьбы людей с обеими здоровыми конечностями. Они также лучше справлялись с уклонами, поднимались и спускались по ступенькам и преодолевали препятствия.
«Один из главных выводов исследования состоит в том, что небольшое увеличение нейронной обратной связи с ампутированной конечностью может восстановить значительную нейронную управляемость бионической конечности», — говорит соавтор исследования Хенгеун Сонг. Ученые считают, что новая технология может помочь ампутированным конечностям двигаться более естественно и свободно, вплоть до того, что пациенты смогут танцевать и бегать. По словам исследователей Массачусетского технологического института, на сегодняшний день в мире около 60 пациентов получили такие бионические протезы. Эту технологию можно также применять и при ампутации руки.