No Zvaigžņu kariem līdz reālajai dzīvei: jaunas protēzes pārveido dzīvi

Nodrošina Analog Devices Inc.

Lai gan Lūks Skaivokers jaunākajā Zvaigžņu karu filmā piedalās tikai epizodē, viņa atkārtota parādīšanās arī pamodina interesi par ekstremitāšu protēzi, kas nosaukta par izdomāto varoni ar kibernētisku roku. (Fani atcerēsies, ka bioniskais piedēklis aizstāja Lūka labo roku, kuru viņš zaudēja gaismas zobena duelī ar Dārtu Veideru. Zvaigžņu karu sērija V: impērija atgriežas *.)

DEKA roka. Fotoattēlu autors: DEKA Research and Development Corp. Izmantots ar atļauju.

DEKA Arm, ko tās izgudrotājs Dīns Kamens mīļi sauc par Lūku, ir īsta ierīce, ko radījuši Kamenas Ņūhempšīras uzņēmuma inženieri. DEKA pētniecība un attīstība . Lūks, vismodernākā protēžu roka, ko līdz šim apstiprinājusi ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA), pārveido signālus no muskuļiem, lai veiktu sarežģītus uzdevumus, piemēram, izlocītu pirkstus un satvertu priekšmetus. Tas ir pārveidojošs jauninājums augšējo ekstremitāšu protezēšanā amputētajiem pacientiem.

No zinātniskās fantastikas līdz medicīniskiem faktiem

Kad FDA apstiprināts Ierīce 2014. gadā tirdzniecībai tika nosaukta DEKA Arm System par pirmo roku protezēšanu, kas var veikt vairākas, vienlaikus darbināmas kustības, ko kontrolē elektriskie signāli no elektromiogrammas (EMG) elektrodiem, kas nosaka elektrisko aktivitāti muskuļos, kas atrodas tuvu protēzes stiprinājuma vietai. Pēc tam elektriskos signālus no elektrodiem un citām lietotāja ievades ierīcēm pārveido rokas galvenais dators, lai kontrolētu līdz pat 10 savienojumiem, kas tiek darbināti.

Viena no DEKA Arm inovatīvākajām funkcijām ir tās plaukstas locītavas un pirkstu spēja pielāgot pozīcijas, lai sasniegtu vairākus dažādus lietotāja izvēlētus rokturus. Turklāt spēka sensori rokā ļauj rokas lietotājam precīzi kontrolēt satvērienu. Protēzes roka pēc izmēra un svara ir līdzīga dabiskajai ekstremitātei, un to var vadīt, izmantojot dažādas ievades. Dators uz protēzes saņem EMG signālus un interpretē tos, lai pirksti atvērtos vai aizvērtos vai mainītu roktura konfigurāciju, lai, piemēram, ļautu lietotājam paņemt monētu.

Ar DEKA Arm amputētais var viegli veikt tādas darbības kā, piemēram, turēt kafijas tasi, piesiet kurpju šņores un rokturēt rāvējslēdzējus — darbības, kuras iepriekš bija grūti veikt ar pasīvām protēzēm.

Lai veiktu šādas sarežģītas kustības, DEKA inženieri saprata, ka viņiem ir nepieciešamas arī papildu vadības ievades. Viņu risinājums bija uzstādīt īpašus sensorus uz lietotāja kājām, kas bezvadu režīmā pārraida signālus uz rokas datoru, ļaujot lietotājam vienlaikus kontrolēt vairākas locītavas.

Multiple Analog Devices, Inc. (ADI) komponenti, tostarp instrumentu pastiprinātāji , digitālie izolatori , un divi darbības pastiprinātāji — tika integrēti DEKA signālu ķēdes dizainā. Šie augstas veiktspējas komponenti palīdz DEKA nodrošināt, ka roka atbilst kritiskajām prasībām attiecībā uz sistēmas drošību, efektivitāti un gatavību tirgum.

Šie un citi ADI komponenti bija vieni no tiem, kas tika pārbaudīti roku sistēmas FDA apstiprināšanas procesā, kad aģentūra pārskatīja datus, kas saistīti ar programmatūru un elektriskajām un akumulatoru sistēmām, mazināšanas pasākumiem, lai novērstu vai apturētu neparedzētas rokas un rokas mehānismu kustības, izturības testus (piemēram, spēja izturēt pakļaušanu vispārējiem vides faktoriem, piemēram, putekļiem un nelielam lietum), un trieciena testēšanu.

Novatoriskas tehnoloģijas rada transformācijas iespējas

Šis radikālais protezēšanas progress izriet no izaicinājuma, kas tika izstrādāts gadu desmitiem. Pirms DEKA rokas protēzes tika balstītas uz dizainparaugiem, kas tika izstrādāti pirms vairāk nekā 100 gadiem. Un, lai gan gadu desmitu laikā apakšējo ekstremitāšu tehnoloģija ir kļuvusi progresīvāka, augšējo ekstremitāšu tehnoloģija ir atpalikusi grūtāko medicīnisko un inženiertehnisko problēmu dēļ. Tāpēc 2006. gadā ASV valdības Aizsardzības progresīvo pētniecības projektu aģentūra (DARPA) izveidoja programmu ar nosaukumu Revolucionāra protezēšana ar ambiciozu mērķi: izstrādājiet roku protēzi ar dabiskas ekstremitātes funkcionalitāti.

DARPA vērsās pie DEKA, lai radītu risinājumu, kas ievērojami uzlabotu amputēto pacientu dzīves kvalitāti — risinājumu, kas ir pietiekami delikāts, lai paņemtu vīnogu, tomēr pietiekami izturīgs, lai strādātu ar tādiem instrumentiem kā rokas urbis. DEKA inženieri sasniedza šo mērķi. Tagad ar DEKA Arm amputētais var droši veikt tādas darbības kā, piemēram, turēt kafijas tasi, sasiet kurpju šņores un rokturēt rāvējslēdzējus — darbības, kuras iepriekš bija grūti veikt ar pasīvām protēzēm.

FDA lietojumprogrammas ietvaros DEKA sistēmai tika veikts optimizācijas pētījums, ko finansēja Veterānu lietu departaments (VA) un kas tika veikts VA un ASV Aizsardzības departamenta medicīnas centros. Deviņdesmit procenti no amputētajiem, kas piedalījās pētījumā, ar DEKA Arm varēja veikt kopīgus, bet sarežģītus mājsaimniecības un pašaprūpes uzdevumus, kurus viņi nevarēja veikt ar esošajām protēzēm.

Šis tehnoloģiskais jauninājums patiesi pārveido dzīvi. Tas ir priekšā tam, kas ir iespējams, un tas ir tikai sākums.

* Zvaigžņu karu sērija V: impērija atgriežas ir Lucasfilm preču zīme.

paslēpties