Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) представили новый бионический протез колена, который меняет представление о возможностях протезирования. Разработка уже прошла первые клинические испытания и показывает впечатляющие результаты, которые были опубликованы в журнале Science.
В отличие от традиционных протезов, которые крепятся с помощью «гнезда» (специальной муфты на остатке конечности), новая система интегрируется прямо в кость и мышцы человека. Это обеспечивает надежную фиксацию и позволяет управлять движениями с помощью мышечных и нервных сигналов.
Что это за технология?
Ключевую роль играет специальная хирургическая методика AMI (агонист-антагонист-мионеурональный интерфейс), разработанная командой под руководством профессора Хью Херра. Во время ампутации хирурги соединяют мышечные пары, которые обычно работают в паре (одна сокращается, другая растягивается). Это позволяет сохранить сенсорную связь и управлять протезом так, как будто человек управляет своей настоящей ногой и чувствует ее.
Чтобы улучшить стабильность и повысить точность сигналов, ученые добавили титановый имплантат, который вставляется прямо в бедренную кость (система e-OPRA). Через него проходят 16 проводов, подключенных к электродам на мышцах. Эта система передает сигналы в роботизированный коленный протез, рассчитывающий, с какой силой и скоростью нужно сгибать или разгибать колено.
Клинические испытания
В клиническом исследовании участвовали 17 человек с ампутациями выше колена:
2 участника получили полную систему AMI + e-OPRA (так называемый OMP – остеоинтегрированный механонейронный протез).
8 участников прошли только операцию AMI.
7 участников использовали традиционные протезы.
Все участники проходили испытания на скорость ходьбы, подъем по лестнице, преодоление препятствий и контроль угла сгибания колена. В результате пользователи с полной системой OMP показали лучшие результаты по сравнению со всеми остальными группами.
Что чувствуют люди с новым протезом?
Помимо физических тестов, исследователи провели анкетирование, чтобы понять, насколько протез воспринимается как «своя» конечность. Людей спрашивали, ощущают ли они, что у них две ноги, чувствуют ли контроль над протезом и воспринимается ли он как часть тела.
Участники с системой OMP показали значительное улучшение чувства воплощения: они действительно ощущали, что протез — часть их тела, а не внешний инструмент.
«С этим тканево-интегрированным подходом, когда вы спрашиваете пользователя, что это — тело или устройство, они говорят: это мое тело», — говорит профессор Хью Херр, старший автор исследования.
На данный момент такой уровень физиологической интеграции — прорыв в мире бионики. Он открывает путь к созданию протезов, которые не просто заменяют утраченную конечность, а восстанавливают чувство контроля и принадлежности.
«Это реализация давней мечты — создания роботизированной ноги, полностью управляемой усилием воли и встроенной в физиологию человека», — говорит профессор Майкл Гольдфарб
По мнению Херра, вскоре новая технология станет стандартом и для ампутаций выше колена. Однако для полного внедрения новой системы (OMP) потребуются дополнительные клинические испытания и одобрение FDA — это может занять около пяти лет.
Новая мягкая бионическая рука считывает сигналы позвоночника: видео
В России продолжают разработку бионических протезов с повышенной чувствительностью
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram