Przyszłość jest teraz: jak bioniczne protezy zmieniają zasady gry dla osób po amputacjach

W miarę jak inżynieria i technologia osiągały nowe wyżyny rozwoju, naukowcy opracowali metodę łączenia urządzeń bionicznych z układem mięśniowym i nerwowym za pomocą sygnałów elektrycznych. Najczęściej stosowaną metodą pozwalającą osiągnąć tę synergię między ruchami ludzkiego ciała a bionicznymi protezami jest system sterowania EMG, który wykorzystuje przetwarzanie biosygnałów do usprawnienia kontroli ręki. Sygnały EMG służą do interpretacji intensywności i zamierzonego ruchu, co następnie jest wykorzystywane do sterowania Zeus. Sygnały te pozwalają użytkownikowi otwierać i zamykać dłoń, a także zmieniać wzorce chwytu i prędkość działania dłoni. 

Inną metodą, która zyskała popularność, jest metoda celowanej reinerwacji mięśni, która została z powodzeniem zastosowana w przypadku Jessego Sullivana, byłego montera linii elektrycznych, który w wypadku stracił obie ręce powyżej łokcia. W 2001 roku Sullivan przeszedł operację TMR, podczas której nerwy z amputowanych rąk zostały przekierowane do mięśni klatki piersiowej. Pozwoliło mu to kontrolować parę ramion robotycznych o nazwie DEKA Arm System. System DEKA Arm wykorzystuje czujniki do wykrywania sygnałów elektrycznych z mięśni klatki piersiowej Sullivana, które następnie są tłumaczone na ruchy ramion robotycznych. Dzięki temu systemowi Sullivan był w stanie wykonywać różnorodne zadania, które wcześniej były niemożliwe przy użyciu tradycyjnych protez, takie jak użycie noża do pokrojenia pomidora czy użycie wiertarki do wykonania otworu w ścianie.  Sukces Sullivana z systemem DEKA Arm pokazał potencjał procedury TMR i protez bionicznych w poprawie jakości życia osób po amputacjach oraz zapewnianiu im większej niezależności i funkcjonalności.   

Choć oba te podejścia są w dużej mierze dość skuteczne, nie zapewniają czegoś kluczowego dla ludzkiego doświadczenia – dotyku. Rozwiązaniem tego problemu jest trzecia i ostatnia metodologia – bezpośrednie łączenie z nerwami. Nerwy pozostałe po amputacji są bezpośrednio podłączane do wszczepialnych interfejsów neuronowych, a sygnały czuciowe są odbierane przez elektrody neuronowe. Urządzenie to zawiera czujniki, które generują sygnały elektryczne, a następnie są one przekazywane do nerwów. W ten sposób pacjent czuje, jakby miał „kończynę fantomową”, która wykonuje funkcje amputowanej części. Generowanie wrażeń przez sztuczne czujniki dotyku pozwala pacjentowi odczuwać dotyk i rozpoznawać teksturę.

Jako najbardziej zaawansowana konstrukcja w dziedzinie protez bionicznych, bezpośrednie łączenie z nerwami zostało z powodzeniem zastosowane w przypadku Johnny’ego Matheny’ego, osoby po amputacji, która straciła lewą rękę z powodu nowotworu.

Matheny przeszedł przełomowy zabieg chirurgiczny w 2015 roku, który polegał na amputacji ręki i zastąpieniu jej bionicznym ramieniem bezpośrednio połączonym z nerwami w kikucie. Zabieg został przeprowadzony przez badaczy z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, którzy opracowali nowatorską technologię o nazwie Modular Prosthetic Limb (APL).  Ramię może wykonywać szeroki zakres złożonych ruchów, takich jak chwytanie i manipulowanie przedmiotami o różnych kształtach i rozmiarach. 

Po operacji Matheny spędził kilka miesięcy, ucząc się korzystać z nowego bionicznego ramienia. Przeszedł celowaną reinerwację mięśni (TMR), w której nerwy, które wcześniej kontrolowały mięśnie w amputowanej ręce, zostały przekierowane do pobliskich mięśni, które nadal były funkcjonalne. Pozwoliło mu to wykorzystywać pozostałe nerwy do sterowania protezą. Matheny był w stanie wykonywać zadania, które wcześniej były niemożliwe przy użyciu tradycyjnych protez. Technologia bezpośredniego łączenia z nerwami zastosowana u Matheny’ego stanowi istotny przełom w dziedzinie protez bionicznych, torując drogę bardziej zaawansowanym protezom, które można kontrolować intuicyjnie. Jego historia jest inspirująca i pokazuje, że dzięki determinacji oraz rozwojowi najnowocześniejszej technologii osoby z niepełnosprawnościami mogą osiągać niezwykłe rzeczy.

To tylko jedna z wielu historii, które kiedyś wydawałyby się niewiarygodne. A teraz integracja protez bionicznych i ludzi jest bliżej niż kiedykolwiek. Pomagając osobom po amputacjach odzyskać utracone możliwości, bioniczne kończyny są zwiastunami nadziei: świadectwem odporności i innowacyjności człowieka.

{{cta('88b1c064-ec1f-40e3-bc65-4a3e7aecd402')}}