Передовая хирургическая процедура предоставляет ампутантам бионические конечности, которые напрямую управляются нервной системой, что позволяет пациентам ощущать положение конечности в пространстве.
Учёные продемонстрировали успех этой техники в новом исследовании семи человек, получивших бионические ноги, которое было опубликовано в понедельник (1 июля) в журнале Nature Medicine. Включая этих семерых, через такую процедуру, которая может быть использована для установки как бионических ног, так и рук, уже по всему миру прошли около 60 человек.
«Это первое в истории исследование протезирования, которое показывает, что протез ноги подвергается полной нейронной модуляции, при которой возникает биомиметическая походка», — сказал в своём заявлении Хью Херр (Hugh Herr), соавтор исследования и профессор медиаискусства и науки в Массачусетском технологическом институте.
Другими словами, синтетический протез способен восполнить утраченную функцию отсутствующей конечности и, таким образом, обеспечить естественную походку.
«Никому не удавалось продемонстрировать такой уровень контроля мозга, который обеспечивает естественную походку, где движение управляется нервной системой человека, а не роботизированным алгоритмом управления», — сказал Хью Херр.
Сама операция, известная как мионейронный интерфейс агонист-антагонист (AMI), включает в себя повторное соединение мышц в оставшейся части конечности пациента после ампутации ниже колена, если пациент получает бионическую ногу.
Электрические сигналы из центральной нервной системы, передающие инструкции для движения, могут проходить между этими мышцами и обнаруживаться электродами в недавно установленной протезной конечности. Эти сигналы улавливаются роботизированным контроллером в протезе, что позволяет ему управлять походкой пациента. Затем сигналы о положении и движении протеза пациента передаются обратно в нервную систему.
В серии экспериментов, описанных в новой статье, семь пациентов, прошедших операцию AMI, смогли ходить быстрее, чем люди, получившие такой же тип протезной конечности, но перенесшие традиционные ампутации. Некоторые из пациентов могли даже ходить с той же скоростью, что и люди без ампутаций. Они также могли более естественно обходить препятствия и подниматься по лестнице по сравнению с пациентами, перенесшими традиционные ампутации.
По словам команды, проводившей операцию, современная технология протезов уже позволяет ампутантам добиться естественной походки. Однако эти протезы полагаются на роботизированные сенсоры и контроллеры, чтобы двигаться в заранее определённом алгоритмическом шаблоне. В отличие от этого, AMI позволяет конечности динамически реагировать на сигналы из тела.
«Наш подход заключается в том, чтобы полностью соединить мозг человека с электромеханикой», — сказал Хью Херр.
У пациентов, прошедших операцию AMI, также наблюдалось меньше боли и мышечной атрофии, сообщили учёные.
По словам команды, AMI также может использоваться для людей с ампутацией рук, при этом операция может быть проведена как во время первоначальной ампутации пациента, так и позже.
«Эта работа представляет собой ещё один шаг в демонстрации того, что возможно в плане восстановления функций у пациентов с тяжёлыми травмами конечностей», — сказал в заявлении доктор Мэттью Карти (Matthew Carty), соавтор исследования и доцент хирургии в Гарвардской медицинской школе.
