Mężczyzna, który stracił lewą rękę, może teraz otwierać słoiki, zamykać zamek błyskawiczny i z łatwością posługiwać się śrubokrętem, dzięki pierwszej na świecie protezie ręki sterowanej magnetycznie.
Pierwsza w swoim rodzaju bioniczna kończyna wykorzystuje maleńkie wszczepione w przedramieniu magnesy, które reagują na sygnały mózgowe osoby po amputacji, umożliwiając jej precyzyjną kontrolę ruchów protezy.
W ramach włoskich badań przeprowadzonych w Instytucie BioRobotics opracowano robotyczną rękę, która przetwarza sygnały z sześciu magnesów wszczepionych w drugie ramię w celu generowania precyzyjnych, zręcznych ruchów.
Bioniczną rękę zabrał 34-letni Daniel, który używał protezy przez sześć tygodni i określił ją jako „jak poruszanie własną ręką”.
Działa poprzez umieszczenie magnesów o wielkości kilku milimetrów w mięśniach przedramienia, które wcześniej pomagały kontrolować teraz odciętą rękę.
Pierwsza w swoim rodzaju bioniczna dłoń wykorzystuje wyłącznie magnesy i mięśnie do kontrolowania ruchów. Została pomyślnie przetestowana na pierwszym pacjencie, 34-letnim Włochu imieniem Daniel (na zdjęciu), który używał protezy przez sześć tygodni
Zespół badawczy z Instytutu BioRobotics w Pizie we Włoszech opracował robotyczną rękę, która może dekodować sygnały z mózgu na ruch za pomocą małych magnesów wszczepionych w mięśnie przedramienia
Poruszając tymi mięśniami, osoba po amputacji, taka jak Daniel, może wysyłać sygnały magnetyczne do specjalnego programu komputerowego, który przekłada je na precyzyjne ruchy robotycznej ręki.
To pozwala mu wykonywać drobne ruchy, podobne do ruchów odpowiednika z krwi i kości.
„W przedramieniu znajduje się 20 mięśni, a wiele z nich kontroluje ruchy dłoni” – powiedział profesor Christian Cipriani z Instytutu BioRobotyki Scuola Superiore Sant’Anna.
„Wiele osób, które straciły rękę, nadal czuje ją tak, jakby nadal była na swoim miejscu, a pozostałe mięśnie poruszają się w odpowiedzi na polecenia płynące z mózgu”.
Daniel, który w 2022 r. stracił lewą rękę, został wybrany na ochotnika do badania, ponieważ nadal czuł obecność swojej dłoni.
Resztkowe mięśnie ramienia nadal reagowały na sygnały z mózgu.
W kwietniu 2023 roku przeszedł operację wszczepienia w ramię sześciu magnesów.
W przypadku każdego z nich zespół chirurgów zlokalizował i wyizolował konkretny mięsień, na który miał reagować magnes, a następnie zmapował ten wzór za pomocą programu komputerowego.
Wyniki eksperymentu przekroczyły najbardziej optymistyczne oczekiwania.
Kiedy mięsień kurczy się, magnes się porusza, a specjalny algorytm przekłada tę zmianę na konkretne polecenie dla robotycznej ręki
Daniel, który stracił lewą rękę w 2022 r., został wybrany na ochotnika do badania, ponieważ nadal czuł obecność swojej dłoni, a resztkowe mięśnie ramienia reagowały na sygnały z mózgu
Daniel potrafił podnosić i przenosić przedmioty o różnych kształtach, wykonywać czynności dnia codziennego takie jak otwieranie słoika, posługiwanie się śrubokrętem, przecinanie nożem czy zapinanie zamka błyskawicznego.
Mógł używać palców i kontrolować siłę, gdy musiał chwycić delikatne przedmioty.
„Ten system pozwolił mi odzyskać utracone wrażenia i emocje: czułem się, jakbym poruszał własną ręką” – powiedział Daniel.
„Ten wynik nagradza trwającą dziesięciolecia ścieżkę badawczą. W końcu opracowaliśmy funkcjonalną protezę, która spełnia potrzeby osoby, która straciła rękę” – powiedział profesor Cipriani.
Wyniki badania zostały zaprezentowane w czasopiśmie naukowym Science Robotics i stanowią znaczący krok naprzód w kierunku przyszłości protez
Potrafił kontrolować ruchy palców, podnosił i przesuwał przedmioty o różnych kształtach, wykonywał klasyczne czynności dnia codziennego, takie jak otwieranie słoika, używanie śrubokręta i cięcie nożem
W obecnej sytuacji NHS nie finansuje stosowania zaawansowanego bionicznego ramienia przymocowanego do Daniela.
Jednak NHS England ogłosiła w listopadzie 2022 r., że ddziesiątki osób po amputacji miałoby teraz dostęp do podobnych bionicznych ramion, które mogą naśladować rzeczywiste ruchy dłoni.
Wcześniej proteza dostarczana przez NHS były modelami podstawowymi, z ograniczonymi ruchami otwierania i zamykania. Inne były kosmetyczne i nie miały praktycznej funkcji.
Ale nowsze bioniczne ręce wyszły daleko od tych starych modeli.
W zeszłym roku zespół inżynierów i chirurgów ze Szwecji, Australii, Włoch i Stanów Zjednoczonych opracował bioniczne ramię „zasilane mózgiem”.
Polegał on na trwałym umieszczeniu w kości pacjenta dwóch tytanowych wypustek w celu utworzenia punktu połączenia ramienia z protezą.
Ten rodzaj operacji – zwany osteointegracją – jest kluczem do nowej technologii bionicznej opracowanej przez Prensilię, włoską firmę zajmującą się protetyką, która stworzyła również bioniczne ramię wykorzystujące magnesy.
Zastępuje potrzebę stosowania leja w celu przymocowania kończyny osoby po amputacji do protezy, co może być niewygodne, źle dopasowane oraz trudne do zakładania i zdejmowania.
Następnie pacjentom wszczepiano elektrody do przeciętych nerwów i mięśni ramion i mocowano je do ramienia.
W rezultacie gadżet jest w stanie odbierać sygnały wysyłane przez polecenia motoryczne pacjenta — proces biologiczny wyzwalający ruchy ciała.
Eksperci twierdzą, że broń bioniczna – której koszt szacuje się na od 25 000 do 80 000 funtów – może być używana przez osoby w wieku od dziewięciu lat.
Kwalifikujący się pacjenci muszą mieć wystarczającą ilość pozostałych mięśni ramion, aby wysyłać sygnały wywołujące intuicyjne ruchy.
