Успешно имплантирован первый протез ловкой, чувствительной и разумной руки

Пациентка из Швеции с ампутированной рукой стала первой, кто получил остеонейромышечный имплант для контроля протеза руки с шарнирными сочленениями. Новаторская операция позволила вживить титановый имплант, который расположили в двух костях предплечья (лучевой и локтевой), от них к мышцам провели электроды, получающие сигналы для контроля роботизированной руки и дающие тактильные ощущения. Это, видимо, первый клинически значимый опыт имплантации чувствительной руки с суставами, которую можно применять в реальной жизни. Инновация является частью европейского проекта под названием DeTOP, (Шарнирный Транслучевой Интегрированный в Кость Протез, Dexterous Transradial Osseointegrated Prosthesis).

Новую технологию имплантов была разработана группой под руководством доктора Макса Ортица Каталана (Max Ortiz Catalan) в Швеции, в Integrum AB — компании, создавшей первый связанный с костями протез-конечность, — и совместно с Техническим университетом Чалмерса (швед. Chalmers tekniska högskola).

Обычные протезы руки основаны на электродах, расположенных на поверхности кожи, они извлекают сигналы контроля из лежащих под ними мышц. Такие поверхностные электроды доставляют ограниченные и нестабильные сигналы, они помогают контролировать лишь несколько грубых движений (открытие и закрытие ладони). Более надёжная и обширная информация может быть получена, если электроды будут имплантироваться непосредственно в оставшуюся мышцу. Для достижения лучшего контроля над новым протезом первой пациентке имплантировали 16 электродов.

Ныне существующие протезы руки имеют лишь ограниченную сенсорную обратную связь. Они не дают тактильного или кинестетического ощущения, поэтому пользователь не может узнать, как сильно сжат объект, и даже есть ли с ним контакт. Имплантировав электроды в нервы, служащие для связи с утерянными биологическими сенсорами в руке, исследователи могут стимулировать эти нервы таким же образом, как если бы информация поступала в биологическую руку. Это приводит к тому, что пациент воспринимает ощущения, возникающие в новом протезе руки, благодаря датчикам, которые управляют стимуляцией нерва, чтобы «эмулировать» такие ощущения.

Один из наиболее важных аспектов данной работы в том, что это первая технология, которую можно использовать в повседневной жизни. Шведская группа доказала, что контроль за чувствительным протезом в повседневной жизни возможен в том числе для тех, у кого рука ампутирована ниже локтя. Раньше это было невозможно, т. к. было очень сложно работать с двумя тонкими костями предплечья (в отличие от одной толстой в случае с плечом). Необходимость всё же изготовить чувствительный протез для руки, отнятой ниже локтя, порождала некоторые сложности в разработке системы имплантов. С другой стороны, это также предоставляло возможность достичь большего контроля над шарнирными сочленениями искусственной руки: при ампутации ниже локтя доступно большее число мышц для выявления нервных импульсов.

Кости, если они не используются, ослабевают, так часто случается после ампутации. Пациентка прошла программу реабилитации, чтобы восстановить силу костей предплечья и быть способной полностью загружать руку-протез. Параллельно она заново обучилась контролировать недостающую руку, используя виртуальную реальность.

Источники: XX2ВЕК, DeTOP