Исследования в области медицины

Протезы нового поколения (часть 1)

Основная проблема управления протезами сводится к тому, что кожные сенсоры способны улавливать импульсы генерируемые группой мышц, а не одной конкретной. В результате чего функциональность устройств неполноценная и вызывает процесс длительной адаптации. Сегодня одним из наиболее перспективных направлений, по мнению большинства ведущих специалистов, считается применение высокоточных сенсорных технологий, позволяющих управлять исполнительными механизмами сознательно – а в идеале «силой мысли»!

Содержание статьи
    • Протезы нового поколения (часть 1)
    Такая концепция уже успешно подтвердила свою реализуемость в разработках верхних конечностей, но перспективы возможности её применения по отношению к нижним – не обнадёживали. Всё дело в том, что управление верхними – осуществляется более сознательно, так как все действия достаточно координированы и осуществляются головным мозгом. Нижними – процессы управления происходят менее осознано, практически на рефлекторном уровне в виде команд посылаемых спинным мозгом.

    Давайте попробуем разобраться – чего стоит ожидать в ближайшем будущем, и какие достижения передовых технологий доступны уже сегодня?

    Часть 1

    DARPA инвестирует в перспективу!

    Агентство DARPA выделило грант в размере $2.500.000 группе исследователей НИИ Лернера клиники в Кливленде в рамках инициативы – программа HAPTIX «Сенсорные интерфейсы». Её цель – добиться предельно реалистичных ощущений, оптимального взаимодействия и наиболее эффективного управления протезами путем непосредственного подключения к нервной системе пользователя. Специалисты намерены разработать набор показателей результативности для наиболее значимых и передовых решений, которые способны в корне изменить подход к способам протезирования.

    Кибернетический имплантат

    «Умная бионическая конечность» управляемая мозгом способна в реальном режиме времени самостоятельно принимать решения о необходимых действиях и настройках, для достижения максимального комфорта, скорости реакций и эффективности в повседневном использовании. В основе разработки – инновационная система управления с миоэлектрическими сенсорами IMES (размером со спичечную головку), имплантируемыми в мышечные ткани культи. Обработка и беспроводная передача сенсорных импульсов осуществляется микропроцессорами через встроенный ресивер, сигналы которому подаются спинным мозгом, обеспечивая быструю реакцию и естественные движения – практически на уровне подсознания.

    «Реализованный интегрированный процесс управления кибернетическим имплантатом является «интуитивным». Подсознательные рефлексы преобразуются в импульсное управление на миоэлектрическом уровне, в результате чего полностью отсутствует необходимость в планировании преднамеренных действий» – заявляют разработчики проекта из компании Ossur (Исландия).

    Интуитивная адаптация

    «CYBERLEGs» – кибернетический аппаратный комплекс, представляющий собой некий симбиоз «разумной» обуви, с системой датчиков и инерционных измерителей, роботизированной конечности, и специальных программных алгоритмов, способных просчитывать предполагаемые движения и адаптивно на них реагировать. Он способен интуитивно распознавать намерения – начать ходьбу, вставать и садиться, соответственно поведенческим реакциям, свойственным данному конкретному человеку, и адаптируясь, выполняет необходимую поддержку каждого последующего действия. Максимальной эффективности, в наиболее тяжёлых случаях – способствует задействование тазобедренного экзо скелета.

    Финансовая поддержка Еврокомиссии привлекла к участию в разработке ведущих специалистов Словении, Италии и Бельгии.

    Роботизированные руки

    Специалистам Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса удалось создать полноценную замену полностью ампутированных рук с помощью роботизированного протеза. Для этого им пришлось осуществить относительно новую хирургическую операцию, в ходе которой нервные окончания пациента были «соединены» с протезами. Затем последовал длительный процесс обучения мысленному управлению устройством, адаптации и привыкания, в результате чего человек – стал на шаг ближе к нормальной жизни.

    Остеоинтеграция

    «Остеоинтеграционная система» – это, пожалуй, наиболее удачный пример синергии биологического тела, машины и мехатроники, значительно расширяющий степень свободы. Разработка, вживлённая в тело методами хирургии – характеризуется высокой устойчивостью к внешним факторам и достаточно точной координацией усилий и движений благодаря прямому контакту с «системой биологического управления» подчиняющейся мысленным командам пациента. Решение позволяет самостоятельно уверенно справляться со многими ежедневными операциями: распаковыванием еды, завязыванием шнурков, взаимодействием с бытовыми приборами и оборудованием. В настоящее время усилия команды разработчиков (Технический Университет Чалмерса, Швеция), направлены на «восстановление естественных тактильных ощущений», поступающих непосредственно от протеза.

    Продолжение далее – часть 2.