Удобство и эффективность искусственной руки
Бионический протез на 80% заменил живую конечность
Роботизированная рука Mia Hand, разработанная итальянской компанией Prensilia, содержит уникальные двигательные и сенсорные компоненты. Они позволили ампутантке выполнять 80% повседневных действий.
Фото: Prensilia.com
Фото: Prensilia.com
Шведка по имени Карин потеряла правую руку ниже локтя более 20 лет назад из-за несчастного случая на ферме. Фантомную боль, которую она испытывала, женщина сравнивает с прокручиванием руки в мясорубке. Постоянный стресс и большие дозы болеутоляющих сопровождали ее до тех пор, пока специалисты Центра бионики и исследований боли в Мёльндале (Швеция) не предложили ей установить протез, который действовал бы как живая рука. Операцию провели в 2018 году в Сальгренской университетской больнице в Гётеборге.
Механическое крепление и надежное управление протезом — две наиболее сложные проблемы протезирования конечностей. Инвалиды часто отказываются от протезов, даже очень продвинутых, из-за неудобного крепления, причиняющего боль, и неспособности этим протезом управлять. Чтобы решить эти проблемы, междисциплинарная группа инженеров и хирургов из Швеции разработала человеко-машинный интерфейс, который позволяет удобно крепить протез к скелету посредством остеоинтеграции (соединение импланта и окружающей его костной ткани) и обеспечивает электрическую связь с нервной системой через электроды, имплантированные в нервы и мышцы. Руководит группой профессор Макс Ортис-Каталан, основатель шведского Центра бионики и исследования боли.
Исследователи прикрепили протез к лучевой и локтевой костям пациентки с помощью титановых имплантов. Ключевая особенность бионического протезирования заключалась именно в остеоинтеграции, при которой костная ткань облегает титан, создавая прочное механическое соединение. Нервы и мышцы сохранившейся части руки были перегруппированы, чтобы обеспечить надежное двигательное управление протезом. Эту часть операции провел врач Паоло Сассу, который работает в Центре бионики и исследований боли и в Ортопедическом институте Риццоли в Италии.
В случае Карин сложность заключалась в том, что для имплантов и компонентов протеза было мало места, однако специалисты сумели создать подходящий нейромышечно-скелетный имплант, позволивший соединить биологическую систему регулирования пациентки с электронной системой управления протезом, способной передавать двунаправленные сигналы — к искусственной руке и от нее. Это способствовало существенному уменьшению боли, поскольку, как объясняет Ортис-Каталан, для управления протезом используются примерно те же нейронные ресурсы, которые использовались для ныне отсутствующей биологической руки. Пациентка сообщила также об избавлении от фантомных болей, о возможности эффективнее управлять рукой, чем при обычном протезе, и о существенном повышении качества жизни.
В июне 2023 года шведские специалисты установили еще один бионический протез, на этот раз для руки, ампутированной выше локтя. При такой ампутации остается слишком мало мышц, чтобы контролировать все суставы руки и кисти в протезе. Ученые из Центра бионики и исследования боли сумели разделить нервы, поврежденные в результате ампутации, и распределить их между оставшимися мышцами и мышечными трансплантатами, увеличив тем самым число потенциальных управляющих сигналов. В результате пациент с ампутацией выше локтя научился управлять всеми пятью пальцами протеза.
Бионические протезы разной степени функциональности устанавливают в мире с 2013 года, сообщает американский медицинский журнал The New England Journal of Medicine.
По материалам: doi: 10.1126/scitranslmed.abq3665, doi: 10.1056/NEJMoa1917537