Prāts un magnēts

Cilvēkiem, kuri pēc amputācijas izmanto ekstremitāšu protezēšanu, bieži ir grūti panākt, lai tās kustētos dabiski. Tagad jauna tehnika, kuras pamatā ir mazi magnēti, piedāvā daudz precīzākas un intuitīvākas vadības iespējas.

Mūsdienās lielāko daļu protezējamo ekstremitāšu kontrolē, izmantojot elektromiogrāfiju (EMG), kas izmanto elektrodus — vai nu implantētus ķirurģiski, vai novietotus uz ādas —, lai reģistrētu elektriskos signālus no smadzenēm, kas liek atlikušās ekstremitātes muskuļiem sarauties. Bet tas neaptver to, ko muskuļi patiesībā dara. Magnetomikogrāfija (MM), eksperimentālā alternatīva, ko izstrādājuši pētnieki Hjū Hera mehatronikas grupā MIT Media Lab, tā vietā balstās uz audos iestrādātiem magnētisko lodīšu pāriem. Mērot, kā magnēti pārvietojas viens pret otru, pētnieki var precīzi aprēķināt, cik daudz un cik ātri muskuļi saraujas. Šo atgriezenisko saiti var nodot protēzei ar nelielu aizkaves laiku.

Magnētu pāri tiek izmantoti, lai aprēķinātu, kā pārvietojas muskuļi amputētā pacienta atlikušajā ekstremitātē, un atgriezeniskā saite tiek pārraidīta uz protēzi milisekundēs.

PĒTNIEKU ATKLĀTĀJS

Mērījumus pēc tam varētu ievadīt datora modelī, kas, pamatojoties uz muskuļu kontrakcijām, prognozē, kur kosmosā atrodas pacienta fantoma ekstremitāte. Pacients varēs virzīt ierīci, lai tā pārvietotos pēc vēlēšanās, un rezultāti atbilstu ekstremitātes stāvokļa garīgajam attēlam.

Ar magnetomikrometriju mēs tieši izmērām muskuļa garumu un ātrumu, saka Herrs. Izmantojot visas ekstremitātes matemātisko modelēšanu, mēs varam aprēķināt kontrolējamo protezēšanas locītavu mērķa pozīcijas un ātrumu, un tad vienkāršs robotizēts kontrolieris var kontrolēt šīs locītavas.

Nesen publicētajā rakstā par darbu, kurā tika izmantotas trīs milimetru magnētiskās lodītes, kas ievietotas tītaru ikru muskuļos, pētnieki atklāja, ka viņi var izmantot magnētiskos sensorus, kas novietoti kāju ārpusē, lai precīzi noteiktu magnētu stāvokli. 37 mikroni (apmēram cilvēka mata platumā), jo tie kustināja tītaru potīšu locītavas. Šos mērījumus varēja iegūt trīs milisekundēs.

Dažu nākamo gadu laikā pētnieki cer veikt nelielu pētījumu ar cilvēkiem ar amputācijām zem ceļgala. Sensorus, ko izmanto, lai kontrolētu bionisko ekstremitāšu, var novietot uz apģērba, piestiprināt pie ādas vai piestiprināt pie protēzes ārpuses.

MM varētu arī izmantot, lai uzlabotu muskuļu kontroli, kas panākta ar tehniku, ko sauc par funkcionālo elektrisko stimulāciju, ko tagad izmanto, lai palīdzētu atjaunot mobilitāti cilvēkiem ar muguras smadzeņu traumām. Un tas potenciāli varētu vadīt robotu eksoskeletus, kurus var piestiprināt pie potītes vai citas locītavas, lai palīdzētu cilvēkiem ar muskuļu vājumu insulta vai citu veselības problēmu rezultātā.

Būtībā magnēti un eksoskelets darbojas kā mākslīgs muskulis, kas pastiprinās bioloģisko muskuļu izvadi insulta bojātā ekstremitātē, saka Herrs. Tas ir kā stūres pastiprinātājs, ko izmanto automašīnās.

Mēs ceram, ka MM aizstās elektromiogrāfiju kā dominējošo veidu, kā saistīt perifēro nervu sistēmu ar bioniskajām ekstremitātēm, saka Herrs. Viņš piebilst, ka, tiklīdz tās ir ievietotas muskulī, tās var palikt vietā visu mūžu bez nepieciešamības nomainīt.

paslēpties