Протезы верхних конечностей за последние годы сильно изменились, но большинство из них все еще слишком громоздки и непрактичны для повседневного использования. Помимо неспособности к естественной ловкости рук, большинство протезов не могут обеспечить неврологическую обратную связь с пользователем, что делает невозможными тактильные или кинестетические ощущения. Но благодаря программе под названием DeTOP скоро появится новый тип протеза: бионическая рука, слитая с костью и нервной системой пользователя, обеспечивающая беспрецедентный диапазон движений и высокую чувствительность.
DeTOP, сокращенно от «ловкий трансрадиальный остеоинтегрированный протез», представляет собой результат сотрудничества исследовательских организаций в Швеции, Италии, Швейцарии и Великобритании. С момента начала совместной работы в 2018 году они стремятся создать протез конечности, который не только ощущает текстуру и давление объекта, но и воспроизводит уровень ловкости, присущий естественной руке. Первый действующий прототип DeTOP был создан в 2019 году, а вскоре после этого началась работа со шведской женщиной, чья нижняя рука была отрезана в результате несчастного случая на ферме за два десятилетия до этого. Эта женщина стала первым кандидатом на получение бионической руки DeTOP.
В октябрьском номере журнала Science Robotics подробно описывается успех международной команды ученых над разработкой прототипа за последние четыре года. Сообщается, что женщина по имени Карин смогла использовать бионическую руку для выполнения 80% функций естественной руки. Это значительный прогресс по сравнению с ее прежним состоянием, характеризовавшимся ограниченной подвижностью и постоянными фантомными болями.
Карин держит небольшой предмет бионической рукой. Источник Science Robotics
«У меня было такое ощущение, будто я постоянно держала руку в мясорубке, что создавало высокий уровень стресса, и мне приходилось принимать высокие дозы различных обезболивающих», — сказала Карин в заявлении для Scuola Superiore Sant'Anna, итальянского университета, участвовавшего в разработке DeTOP. Она добавила, что традиционные протезы недостаточно удобны и практичны, чтобы их можно было использовать в быту. «Для меня это исследование имело большое значение, поскольку оно дало мне лучшую жизнь».
Прежде чем она смогла начать использовать бионическую руку DeTOP, Карин пришлось пройти программу реабилитации, которая помогла костям ее предплечья — лучевой и локтевой — восстановить силу. (Кости могут ослабнуть после частичных ампутаций, поскольку они используются реже.) Ей также пришлось практиковаться в управлении отсутствующей рукой с помощью виртуальной реальности. После этого бионическая рука слилась с костями Карин и электрически соединилась с ее нервной системой. Электроды, имплантированные в предплечье Карин и подключенные к бионической руке, позволяют ей контролировать каждый палец и ощущать давление и текстуру.
Согласно данным, опубликованным в Science Robotics, мобильность и общее качество жизни Карин улучшились после получения бионической руки. Ее фантомные боли, боли в конечностях, а также осложнения, связанные с работой и сном, значительно уменьшились.
Пока неизвестно, планирует ли DeTOP усовершенствовать свою первую рабочую бионическую руку, но уже нынешние достижения этой программы могут вдохновить другие компании для улучшения существующих протезов для людей с ампутированными конечностями.