Højteknologiske proteser giver amputere fingerfærdighed og en følelse af berøring
Indholdsfortegnelse:
- Mænd Feel Næsten 20 Punge på Prostetiske Limbs
- Boneimplantat giver ekstra styrke
- Touch Deepens Connection to Prosthetic
Touch er en kraftig fornemmelse. En der forbinder os med verden omkring os, så vi kan skelne mellem en killing gnidning mod bagsiden af vores hånd og en skarp negle poking ud fra en ufærdig mur.
Men taktile følelser er mere end en måde at identificere objekter på. De giver os mulighed for at finjustere bevægelserne i vores muskler, da sensoriske oplysninger sendes til hjernen fra muskler og hud. Denne tilføjede information gør forskellen mellem at holde en drue mellem vores tommelfingre og finger og gøre meget druesaft.
advertisementAdvertisementFor amputere er sensorisk tilbagemelding fra deres proteser blevet længe fraværende, selvom de kunstige lemmer selv har udviklet sig i de seneste årtier til meget sofistikerede robotanordninger. Men to forskergrupper, hvis arbejde er udgivet i den 8. oktober udgave af Science Translational Medicine, forsøger at give disse kunstige lemmer en bred vifte af fornemmelser.
"Sans for berøring er en af de måder vi interagerer med objekter omkring os", siger Dustin Tyler, lektor i biomedicinsk teknik ved Case Western Reserve University og direktør for et af forskningsstudierne, i en pressemeddelelse. "Vores mål er ikke kun at genoprette funktionen, men at skabe en genopkobling til verden. Dette er en langvarig, kronisk genopretning af sensation over flere punkter på tværs af hånden."
Relaterede Nyheder: Ny Bionic Hånd Lad Amputee 'Feel' Objekter i Real Time »
AnnonceMænd Feel Næsten 20 Punge på Prostetiske Limbs
At give amputere med en følelse af Følelsen i deres kunstige lemmer, gruppen af forskere ledet af Tyler implanterede elektrode manchetter i underarmen af en mandlig patient og en Disse typer af elektroder pakker rundt om bundtet af nerver frem for at trænge ind i den beskyttende membran, som har potentiale til at forårsage langvarig nerveskader.
Sensorer på patientens kunstige hænder fodrede information om mængden af tryk på elektroderne, hvilket gør det muligt for mændene at føle op til 19 forskellige punkter på deres proteser.
AnnonceAdvertisement
Et studieemne indeholder en kirsebærtomat. Foto med tilladelse til Russell Lee.
For at generere mere komplekse sensationer, som forskellen mellem sandpapir og en glat overflade, konverterede en computer oplysningerne fra sensorerne til forskellige elektriske signaler. Disse blev optaget af perifere nerver, som bragte de sensoriske informationer til hjernen. Over tid var forskerne i stand til at finjustere signalerne, da patienterne blev tilpasset dem.
"Følsomheden bliver faktisk bedre," sagde Keith Vonderhuevel, fra Sidney, Ohio, i en pressemeddelelse. Han mistede sin hånd i 2005 og havde systemet implanteret i januar 2013. "De ændrer tingene på computeren for at ændre følelsen. Det var en gang, at det vandt på tværs af håndens bagside."
På grund af behovet for en computer til at justere berøringsfølsomheden fra sensorerne arbejder dette system kun i laboratoriet, men forskerne forventer at udvikle et hjemmebaseret system inden for fem år.
Læs mere: Gadgetrapport »
AnnonceAdvertisementBoneimplantat giver ekstra styrke
Systemet udviklet af den anden gruppe af forskere, der er baseret i Sverige, genererer sensorisk input fra det kunstige lem i en lignende vej. Forskerne var imidlertid også i stand til at vedhæfte den kunstige arm direkte til skeletet, i en proces kaldet osseointegration, i stedet for at bruge stikdåsen i kommercielt tilgængelige proteser.
"Vi har brugt osseointegration til at skabe en langsigtet stabil fusion mellem mand og maskine, hvor vi har integreret dem på forskellige niveauer", siger Max Ortiz Catalan, forsker ved Chalmers Universitet i Teknologi i Göteborg og leder forfatter af publikationen, i en pressemeddelelse. "Den kunstige arm er direkte knyttet til skeletet, hvilket giver mekanisk stabilitet. "
Max Ortiz Catalan (venstre) og lektor Rickard Brånemark (højre) med den første patient behandlet med det osseointegrerede implantatsystem. Foto høflighed af catalansk.
AnnonceDerudover forbød Catalan og hans kollegaer den protese arm til resterne af nerverne og musklerne i amputantens arm og gav ham både en følelse af berøring og evnen til at kontrollere det kunstige lem.
Dette har gjort det muligt for ham at beholde sit arbejde som lastbilchauffør ved hjælp af sin protesearm til opgaver, herunder driftsmaskiner og udpakning af kasser af æg. Han bruger også den til at binde snørebåndene på sine børns skøjter.
AnnonceAdvertisement"Pålidelig kommunikation mellem protesen og kroppen har været det manglende link til den kliniske implementering af neurale kontrol og sensorisk tilbagemelding, og det er nu på plads," sagde catalansk.
Prostetik med personlighed: London-kunstner skaber indviklede limbs for at passe individuelle stilarter.
Touch Deepens Connection to Prosthetic
En følelse af berøring kan give amputere med større kontrol over deres lemmer, især mængden af tryk, der påføres. Men selv uden den følelse kan folk stadig kontrollere kunstige lemmer med en bemærkelsesværdig mængde fingerfærdighed, hovedsageligt på grund af den sensoriske tilbagemelding fra øjnene og musklerne.
AnnonceMen at føje berøringsfølsomhed til en protes kan gavne amputere på andre måder. En af disse er reduktionen af fantompine, den intense fornemmelse, at lemmen stadig er fastgjort, selvom den ikke længere er til stede.Patienter i de nye undersøgelser rapporterede, at deres fantom smerte blev mindre, efter at de begyndte at føle sig med det kunstige lem.
En følelse af berøring kan også hjælpe amputere med at integrere psykisk med deres proteser, så de ikke kan se det som et eksternt værktøj, men som en del af deres egen krop. Dette kan igen reducere antallet af amputere, der holder op med at bruge deres proteser efter kort tid og forbedre kvaliteten af deres hverdag.
AnnonceAdvertisementMiniaturebilledet er et studiefelt, der plukker en drue fra en flok. Foto med tilladelse til Dale Omori.
