Новый нейропротез ноги воспринимается центральной нервной системой пользователя в качестве продолжения конечности

Европейский консорциум во главе со Швейцарской высшей технической школой Цюриха (ETH Zürich) и компанией Sens.

Ars Neuroprosthetics разработал уникальный нейропротез ноги, благодаря которому люди, лишившиеся конечности, могут вновь наслаждаться движением, не отвлекаясь на управление протезом.

Детали работы большой междисциплинарного группы исследователей опубликованы в издании Science Translational Medicine.

Отметим, что для большинства инвалидов ношение протеза, каким бы высокотехнологичным он ни был, – это серьезный ежедневный вызов.

Причина — протез, не будучи способным давать обратную связь, не ощущается как часть собственного тела, из-за чего люди с ампутированной конечностью зачастую ему не доверяют.

Это приводит к тому, что пациенты при ходьбе полагаются больше на здоровую ногу, что затрудняет естественное движение и утомляет.

«Мы разработали первую чувствительную искусственную ногу для людей с серьезными физическими отклонениями, перенесшими ампутацию ноги выше колена.

Благодаря новому протезу пользователю становится в разы легче преодолевать препятствия на пути и подниматься по лестнице — именно эти две задачи исключительно сложны, если вообще выполнимы, для людей, пользующихся коммерческими протезами», – отмечает один из исследователей Станиса Распопович.

Чтобы добиться такого потрясающего результата, специалисты поместили под стопу коммерчески доступного высокотехнологичного протеза ноги RHEO XC сенсорную стельку, оснащенную датчиками касания.

На основе получаемых с нее данных, а также информации, предоставляемой датчиками движения протеза, расположенными в районе искусственного колена, система генерирует электрические сигналы, идентичные тем, что порождаются настоящими нервами.

По крошечным электродам, вживленным в остаток бедренного периферического нерва, эти сигналы отправляются затем прямиком в мозг, который воспринимает и анализирует их так же, как естественные.

Как результат, пациент вновь может ощущать почву под ногами, а также чувствовать движение протеза, что позволяет ему эффективнее контролировать ходьбу и избегать падений и травм.

«Будучи соединенным с оставшимся нервом, бионический протез, по сути, начинает восприниматься центральной нервной системой как часть ноги.

В результате пациент становится значительно увереннее при использовании устройства», — указывает Распопович.

«Когда я впервые почувствовал протез, то пришел в замешательство — казалось, что я вновь обрел собственную ногу, — делится впечатлениями Джурица Ресанович, один из двух добровольцев, принявших участие в исследовании, переживший несколько лет назад ампутацию ноги до бедра.

— Я ощутил большой палец, пятку, ступни…».

В ходе первых экспериментов, призванных проверить эффективность разработки, исследователи поочередно прикасались к различным частям стопы, а также сгибали искусственное колено.

Звучит удивительно, но добровольцы даже с закрытыми глазами и без контроля со стороны слуха (для этого им вставили в уши беруши) без труда определяли и место, до которого дотрагивались ученые, и степень изгиба колена.

Во время последующих экспериментов пациентам предстояло пройтись по ровной дороге, по каменистому пляжу и подняться по ступенькам.

«Мне больше не нужно концентрироваться на ходьбе, теперь я могу просто смотреть вперед и шагать, не глядя, куда ступает нога.

Это здорово», — рассказывает Ресанович.

Вдобавок к вышеперечисленному оба добровольца сообщили о практически полном исчезновении фантомных болей.

Теперь биоинженеры планируют провести более длительные испытания новинки (более трех месяцев), включающие тестирование протеза в повседневных условиях, а также привлечь к ним как можно большее количество добровольцев.

Это необходимо, чтобы ученые могли сделать клинически значимые выводы об улучшении качества жизни пациентов.

Помимо этого, исследователи намерены сделать систему беспроводной — дело в том, что сейчас провода электродов протеза подключены к бедренному нерву непосредственно сквозь кожу, из-за чего испытуемые во избежания заражения вынуждены регулярно проходить медосмотр.

Электроды, получающие команды и питание беспроводным способом, сделают разработку куда более безопасной и простой в использовании, указывают инженеры.

Напоследок — пара слов об используемом протезе.

Как пояснил в комментарии для ITC.

ua Распопович, протез RHEO XC, по сути, работает автономно, ориентируясь на смещения центра масс тела хозяина.

Например, если пользователь резко опирается на ногу, протез блокируется.

(Открывается в новом окне).