Ученые приблизились к созданию протеза руки с естественными ощущениями
Термочувствительный протез конечности разработала команда ученых из Италии и Швейцарии, 9 февраля сообщает пресс-служба Школы перспективных исследований Сант-Анна в Пизе (Италия).
Такой протез улучшает возможности действовать людям с ампутированными конечностями и дает им при прикосновении ощущение телесной связи с другим человеком.
Более раннее исследование показало, что термическая стимуляция определенных точек на оставшейся культе руки вызывала у человека тепловые ощущения в отсутствующей конечности — так называемой фантомной руке.
«Когда один из исследователей поместил датчик на свое тело, я своей фантомной рукой почувствовал тепло другого человека. Для меня это была очень сильная эмоция, это было похоже на возобновление связи с кем-то», — рассказал один из участвующих в клиническом испытании созданного учеными устройства MiniTouch.
Это устройство, внедренное в протез руки, обеспечивает реалистичную тепловую обратную связь в режиме реального времени. Так, 57-летний мужчина из Пистойи с ампутацией запястья смог различать и вручную сортировать объекты с различными температурами и материалами, а также ощущать контакт с другими людьми.
Подробное описание разработанной технологии было приведено в статье «Сенсорно-моторный протез руки со встроенной тепловой обратной связью», опубликованной 9 февраля в журнале Med (Cell Press).
Выполненная работа стала результатом научного сотрудничества между Школой перспективных исследований Сант-Анна и Федеральной политехнической школой Лозанны (Швейцария). Соавтор исследования, профессор Сильвестро Мицера из Сант-Анны рассказал о проделанной командой работе:
«Температура — один из последних этапов восстановления чувствительности роботизированных рук. Впервые мы действительно близки к восстановлению полной палитры ощущений людям с ампутированными конечностями».
Разработанное командой устройство MiniTouch, осуществляющее сенсорную обратную связь, позволяет людям с ампутированными конечностями чувствовать температуру и реагировать на нее за счет передачи тепловой информации от датчика на кончике пальца протезной руки до оставшейся руки человека с ампутированной конечностью.
В устройстве используется имеющаяся в продаже электроника и его легко интегрировать в выпускаемые медицинской промышленностью коммерческие протезы конечностей. При этом пациенту не требуется никакого дополнительного хирургического вмешательства.
«Добавление информации о температуре делает прикосновения более похожими на человеческие, — отмечает еще один соавтор, сотрудник Федеральной политехнической школы Лозанны доктор Солайман Шокур. — Мы думаем, что способность чувствовать температуру улучшит восприятие людей с ампутированными конечностями ощущения — „эта рука моя“».
Клинические испытания устройства MiniTouch прошли в Центре протезирования Inail в Вигорсо-ди-Будрио, Болонья, на людях с ампутированными конечностями. Устройство интегрировалось в личный протез пациента и прикреплялось к точке на культе, вызывая тепловые фантомные ощущения в указательном пальце человека.
Исследователи проверили способность человека с таким протезом чувствовать им различия в температуре и материале объектов. Пациент, например, смог отличить три визуально неразличимые бутылки с холодной, прохладной и горячей водой со 100% точностью.
Кроме того, внедрение MiniTouch в протез улучшило до 80% способность участника эксперимента различать по ощущениям прикосновение человеческой руки и протеза с завязанными глазами.
При этом несколько людей с ампутированными руками, участвовавших в испытаниях, поделились, что возможность заново открыть телесный контакт с другим человеком была для них наиболее важным преимуществом новой системы.
«Наша цель сейчас — разработать мультимодальную систему, которая объединяет ощущения прикосновения, восприятия и температуры», — сообщил Шокур. Такой протез позволит людям, потерявшим руку, снова ощущать мягкое и твердое, а также холодное и горячее.
В настоящее время технология проходит лабораторные испытания. Следующий этап — подготовка устройства к использованию в домашних условиях и интеграция тепловой информации из нескольких точек фантомной конечности человека, лишившегося руки.
Если такой человек будет различать тепловые и тактильные ощущения на двух пальцах, например, указательном и большом, то он сможет схватить горячий напиток. А ощущения в тыльной стороне руки поможет ему ощутить телесную связь с другим человеком, когда тот коснется его руки.
Сильвестро Мичера заключил: «Это исследование прокладывает путь к созданию более естественных протезов рук, которые восстанавливают полный спектр ощущений, предлагая людям с ампутированными конечностями более богатое и естественное восприятие тактильного мира».
