Группе ученых из нескольких европейских университетов и клиник под руководством Сильвестро Мицеры (Silvestro Micera) из Института биороботов (Пиза, Италия) и Центра нейропротезирования и института биоинженерии (Лозанна, Швейцария) впервые удалось создать протез руки, который может не только двигаться, но и с помощью которого человек может ощущать геометрическую форму и текстуру предмета. Создание такого сенсорного протеза стало настоящим прорывом в нейропротезировании.
Результаты работы ученых опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
Первым пациентом, которому посчастливилось оценить все преимущества новой технологии, стал 36-летний Деннис Соренсен из Дании, у которого левая рука была ампутирована девять лет назад.
«Потеря руки – это крайне травмирующее для человека событие, которое полностью изменяет качество его жизни. У всех современных протезов отсутствует сенсорная связь, т.е. связь между нервной системой пациента и самим устройством. Впервые в нейпротезировании нам удалось восстановить сенсорную взаимосвязь и использовать руку для того, чтобы контролировать движение искусственных пальцев», - говорит Мицера.
«Ощущения были восхитительные. Я смог почувствовать вещи, которые я не ощущал уже девять лет. Дотрагиваясь до объекта, я мог определить его форму – круглый это объект или квадратный, мягкий или твердый. Я рад не только за себя, но и за тех людей, которым этот метод сможет помочь», - делится впечатлениями Деннис Соренсен.
Как работает «чувствующая рука»
На кончиках пальцев искусственной руки находятся сенсоры, которые считывают информацию, когда пальцы дотрагиваются до какого-то предмета. Они измеряют давление, с которым пальцы давят на поверхность и переводят этот показатель в электрический сигнал. Затем специальная программа усиливает сигнал и пересчитывает в импульсы, которые способна различать нервная система с помощью специальных электродов. Специально для этого они были созданы группой Томаса Стейглица из Университета Фрайбурга. Четыре таких электрода были имплантированы Соренсену в сенсорные нервы левого предплечья. Операция успешно прошла в январе 2013 года в Госпитале Джемелли (Италия). Через 19 дней электроды подсоединили к протезу.
«Мы беспокоились, что за девять лет, в течение которых сенсорные нервы Денниса не работали, они утратили чувствительность. К счастью, этого не произошло», - говорит Станиса Распопович, ведущий автор работы.
Во время теста Соренсен с завязанными глазами смог успешно справиться с заданием - отличил шар от бутылки, а апельсин — от бейсбольного мяча. Через месяц имплантированные электроды пришлось вынуть у него из руки из-за клинических ограничений, но ученые надеятся, что они смогут в ближайшее время показать, что импланты безопасны для нервной системы в течение многих лет.
Правда, говорят ученые, до коммерческого производства таких протезов пройдут еще долгие годы.
Теперь перед медиками стоит задача сделать сенсорный прибор более компактным. Они надеются также, что им удастся создать более точную сенсорную связь и добиться более точных движений от искусственной руки.
Какие еще биопротезы созданы
За последние несколько лет ученые достигли поразительных высот в биопротезировании.
Недавно американские медики впервые создали биологические импланты межпозвоночных дисков. Они изготовили их из двух полимеров и заселили их клетками. Биопротезы, по задумке авторов, будут расти и развиваться вместе с позвоночником.
Авторы изобретения считают, что оно поможет пациентам с самыми различными болезнями, связанными с дегенерацией дисков и вернет им способность к движению. Сейчас проект переходит в стадию тестирования на животных.
Еще один прорыв – в 2013 году американские инженеры разработали роботизированный протез ноги, который «понимает», куда хочет идти пациент. С помощью этого протеза можно даже играть в футбол. В ходе клинических испытаний протеза уровень его ошибок составлял всего 2,2%. В остальных случаях устройство безукоризненно выполняло команды человека: он мог по своему желанию сгибать и разгибать механическую ногу и ударять ею по мячу.
