Шведская пациентка с ампутацией руки стала первым реципиентом костно-нервно-мышечного имплантата, который контролирует ловкий протез руки. В новаторской операции титановые имплантаты были установлены в двух костях предплечья (лучевой и локтевой), от которых были вытянуты электроды к нервам и мышцам, чтобы извлечь сигналы для управления рукой робота и для обеспечения тактильных ощущений. Это делает его первой клинически жизнеспособной, ловкой и чувствительной протезной рукой, пригодной для использования в реальной жизни. Прорыв является частью европейского проекта DeTOP.
Новая технология имплантации была разработана в Швеции командой под руководством доктора Макса Ортиса Каталана , которая создала первый костный протез конечности с использованием остеоинтеграции. Эта первая в своем роде операция, проведенная профессором Рикардом Бранемарком и доктором Паоло Сассу, прошла в больнице Sahlgrenska University в рамках более крупного проекта, финансируемого Европейской комиссией в рамках Horizon 2020, под названием DeTOP
Обычные протезы рук опираются на электроды, расположенные над кожей, для извлечения контрольных сигналов из нижних мышц культи. Эти поверхностные электроды подают ограниченные и ненадежные сигналы, которые позволяют контролировать только пару грубых движений (открытие и закрытие руки). Более богатую и более достоверную информацию можно получить, имплантировав электроды во все оставшиеся мышцы в культе. Этому первому пациенту были имплантированы шестнадцать электродов, чтобы добиться более ловкого контроля над новой протезной рукой.
Современные протезы рук также имеют ограниченную сенсорную обратную связь. Они не обеспечивают тактильные или кинестетические ощущения, поэтому пользователь может полагаться только на зрение при использовании протеза. Пользователи не могут сказать, насколько сильно объект захвачен или даже когда был установлен контакт. Вживляя электроды в нервы, которые раньше были связаны с потерянными биологическими датчиками руки, исследователи могут электрически стимулировать эти нервы аналогично информации, передаваемой биологической рукой. Это приводит к тому, что пациент воспринимает ощущения, возникающие в новой протезной руке, поскольку он оснащен датчиками, которые управляют стимуляцией нерва, чтобы доставлять такие ощущения.
Одним из наиболее важных аспектов этой работы является то, что это первая технология, используемая в повседневной жизни. Это означает, что оно не ограничивается исследовательской лабораторией. Шведская группа - Integrum AB и Чалмерский технологический университет - ранее продемонстрировали, что контроль чувствительного протеза в повседневной жизни возможен у пациентов с ампутированными конечностями выше локтя с использованием аналогичной технологии. Это было невозможно в ампутациях ниже локтя, где есть две меньшие кости, а не одна большая, как в верхней части руки. Это поставило несколько задач на развитие системы имплантатов. С другой стороны, это также дает возможность добиться более ловкого контроля над искусственной заменой. Это потому, что гораздо больше мышц доступно для извлечения нервных команд при ампутациях ниже локтя.
Кости ослабевают, если они не используются (загружены), как это обычно происходит после ампутации. Пациентка следует программе реабилитации, чтобы восстановить силы в костях предплечья, чтобы иметь возможность полностью нагрузить протез руки. Параллельно она также учится тому, как управлять своей пропавшей рукой, используя виртуальную реальность, и через несколько недель она будет использовать протезную руку с улучшением функций и ощущений в своей повседневной жизни. В ближайшие месяцы еще одному пациенту будут имплантированы протезы нового поколения в Италии и Швеции.
«В последнее десятилетие сообщалось о нескольких передовых технологиях протезирования, но, к сожалению, они остались в качестве исследовательских концепций, используемых только в течение коротких периодов времени в контролируемой среде», - говорит д-р Ортис Каталан, который руководил этой разработкой с самого ее начала 10 лет назад, первоначально в ампутациях выше локтя. «Прорыв нашей технологии заключается в том, чтобы дать пациентам возможность использовать имплантированные нервно-мышечные интерфейсы для управления своим протезом, одновременно ощущая ощущения, где это важно для них, в повседневной жизни».