Учеными создан бионический протез способный полностью заменить настоящие конечности
В 2009 году команда биоинженеров из Федеральной политехнической школы в Лозанне (EPFL) и Школы перспективных исследований имени Святой Анны в Италии (Scuola Superiore Sant'Anna) разработали новый бионический протез, работающий по технологии сенсорной обратной связи.
После первичных тестов протеза, о которых сообщалось в феврале 2013 года, ведущий разработчик Сильвестро Мичера (Silvestro Micera) вместе со своими коллегами приступил к испытанию прототипа на пациенте-добровольце.
Пациентом стал датчанин, потерявший около 10 лет назад руку во время пожара, передает НТВ. Деннис Аабо Соренсен (Dennis Aabo Sørensen) из-за несчастного случая потерял левую руку, и остатки конечности пришлось ампутировать. С тех пор пациент носил обычный коммерческий протез, который казался ему очень неудобным, и потому на клиническое испытание бионической руки Мичеры он сразу дал своё согласие.
"Сенсорная обратная связь работала просто невероятно. Я обрёл те чувства, которых был лишён целых девять лет. В ходе испытания мне надели повязку для глаз и вставили затычки для ушей, чтобы проверить именно осязание — и я по-настоящему чувствовал протезом форму предмета, его жёсткость или мягкость. С захватом также не было никаких проблем", — делится впечатлениями Соренсен.
Для достижения такого эффекта биоинженерам пришлось добавить несколько существенных модификаций в первоначальный прототип протеза, сообщают Вести.Ru. К примеру, его оснастили особыми датчиками, которые распознают различного рода информацию о контакте конечности с предметом. Сенсоры измеряют напряжённость в искусственных сухожилиях, контролирующих движения пальцами, и конвертируют напряжение в электрический ток.
"Это первый случай в истории медицины, когда протез возвращает пациенту с ампутированной конечностью не только контроль, но и реальное чувство осязания. Сначала мы боялись, что чувствительность Соренсена снизится, так как он не пользовался своими нервами более девяти лет, но испытания протеза прошли более чем успешно", — рассказывает Мичера.
Между тем разработчики заметили, что генерируемый импульс грубоват для человеческой нервной системы. Поэтому им понадобилось разработать особую компьютерную программу, которая вывела формулу трансформации изначального импульса в такой заряд, который был бы положительно воспринят настоящими нервами. Правдоподобной имитации осязания удалось достичь после отправки переработанного цифрового сигнала по проводам к четырём электродам.
Тем временем транснейронные электроды имплантировали хирургическим путём в локтевой и срединный пучки нервов (они контролируют движения пальцев) в плече Соренсена. Именно благодаря их высокой чувствительности биоинженеры смогли снизить мощность электрического импульса до минимума, тем самым приблизив его к реальным биологическим процессам в теле человека. Фактически в ходе прикосновения идёт стимуляция отдельных волокон в нервных пучках, что приводит к более тонким ощущениям от осязаемого предмета.
Однако это уже не первый подобный опыт. Ученым и раньше и удавалось заставить искусственные конечности чувствовать форму и твердость предметов. Но у этого прототипа есть существенное преимущество, благодаря которому человек может незамедлительно реагировать на сжатый в руке объект и регулировать хватку. Раньше оценить, насколько сильно можно ухватиться, допустим, за стакан, пациент мог только на глаз, теперь же он может делать это даже в полной темноте.
