А в чем тренд?
Бионические устройства предназначены для восстановления или улучшения подвижности, сенсорного восприятия и других функций организма у людей с ограниченными возможностями или заболеваниями. Эти устройства включают в себя протезы конечностей, роботизированные экзоскелеты, бионические глаза и другие носимые технологии. Согласно прогнозам экспертов рынка, глобальный рынок таких технологий к 2033 году достигнет $11 млрд.
Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали инновационный бионический протез для людей, которые перенесли ампутацию выше колена. Устройство интегрируется в ткани пациента и восстанавливает естественное движение.
Зачем инженеры разрабатывали устройство
В течение последних нескольких лет исследователи MIT разрабатывали новую систему протезов, которая считывает нейронные сигналы из оставшихся после ампутации мышц и использует их для управления протезом.
Обычно при ампутации разрываются парные мышцы, которые в норме работают в противофазе — одна сокращается, другая растягивается. Без этой связки нервной системе сложнее определять, где находится мышца и как она движется.
Чтобы сохранить эти сигналы, команда MIT применила новую хирургическую методику — мионейрональный интерфейс агониста-антагониста (AMI). Во время операции мышцы соединяются таким образом, чтобы сохранять взаимодействие между собой. Благодаря этому восстанавливается естественная сенсорная обратная связь, и человек может лучше управлять протезом.
Следующим шагом стало создание более стабильной системы, встроенной прямо в кость. Для этого в бедренную кость в месте ампутации вживляют титановый стержень. Он не только прочнее, чем традиционный протез, но и содержит 16 проводов, подключенных к электродам на мышцах. Эти датчики собирают сигналы, которые передаются в роботизированный контроллер. Тот, в свою очередь, рассчитывает, с каким усилием и куда должен двигаться протез. Эта новая система получила название e-OPRA.
Как прошли испытания устройства
Чтобы проверить эффективность нового метода, ученые MIT провели исследования в группе из 17 человек:
- два пациента получили комбинированную систему AMI и e-OPRA;
- восемь человек использовали только AMI;
- семь человек не получили ни AMI, ни e-OPRA.
Все испытуемые по очереди использовали экспериментальный коленный протез с электроприводом, разработанный в лаборатории.
Исследователи измеряли способность участников выполнять несколько типов задач, включая сгибание колена под заданным углом, подъем по лестнице и перешагивание через препятствия. В большинстве этих задач пользователи с комбинированной системой справились лучше, чем все остальные участники.
«Независимо от того, насколько сложны системы искусственного интеллекта роботизированного протеза, он все равно будет ощущаться пользователем как инструмент, как внешнее устройство. Но при таком подходе, основанном на интеграции тканей, человек будет ощущать, что протез — это часть него самого», — пишут авторы исследования.
Инженеры подчеркивают, что это только начало пути к созданию более совершенных бионических устройств, способных полностью интегрироваться с человеческим организмом.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.