بازسازی رفتارهای طبیعی در بیماران مبتلا به قطع اندام فوقانی با یک سامانه بیونیک

بر اساس یافته‌های جدید منتشر شده در Science Robotics، پژوهشگران کلینیک کلیولند نخستین بازوی بیونیک در نوع خود را برای بیماران مبتلا به قطع اندام فوقانی طراحی کرده‌اند. این پروتز افراد دچار قطع عضو را قادر می‌سازد مانند یک فرد دارای اندام سالم فکر کنند، رفتار کنند و عملکرد داشته باشند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

بازسازی رفتارهای طبیعی در بیماران مبتلا به قطع اندام فوقانی با یک سامانه بیونیک

یک گروه پژوهشی بین‌المللی تحت هدایت کلینیک کلیولند سامانه‌ای بیونیک توسعه داده است که سه عملکرد مهم را ترکیب می‌کند: کنترل حسی حرکتی، احساس لامسه و حس حرکت چنگ‌ زدن، احساس شهودی باز و بسته شدن دست. پژوهشگران دانشگاه آلبرتا و دانشگاه نیوبرانزویک در این پروژه مشارکت داشتند.

بازسازی کامل عملکرد طبیعی بازو و دست

Paul Marasco، رهبر این پژوهش و استادیار گروه مهندسی پزشکی در کلینیک کلیولند گفت: «ما یک پروتز استاندارد را با این سامانه‌ی پیچیده بیونیک تغییر دادیم که به کاربران امکان می‌دهد بازوی مصنوعی خود را به طور شهودی حرکت دهند و همزمان لمس و حرکت را احساس کنند. این یافته‌ها یک گام مهم در جهت بازسازی کامل عملکرد طبیعی بازو و دست در افراد دچار قطع عضو است».

این سامانه نخستین دستگاهی است که هر سه عملکرد حسی و حرکتی را در یک رابط عصب و ماشین به طور همزمان ترکیب می‌کند. رابط عصب و ماشین به عصب‌های اندام باقی مانده فرد متصل می‌شود. این امر بیماران را قادر می‌سازد هنگام استفاده یا حرکت دادن پروتز، تکانه‌های عصبی را از مغز خود به پروتز ارسال کنند و اطلاعات فیزیکی را از محیط دریافت و از طریق عصب‌ها به مغز خود منتقل کنند.

بازخورد دو طرفه و کنترل بازوی مصنوعی، شرکت کنندگان در مطالعه را قادر ساخت تا وظایف را با دقتی مشابه افراد بدون قطع عضو انجام دهند.

آزمایش ها و نتایج

پژوهشگران اندام بیونیک جدید خود را بر روی دو شرکت کننده با قطع عضو فوقانی که تحت بازسازی عصبی حسی و حرکتی هدفمند قرار گرفته بودند، آزمایش کردند. با توجه به کم بودن نمونه‌های مورد آزمایش، پژوهش‌های اضافی مهم خواهد بود.

در بازسازی حسی هدفمند، لمس اشیا موجب فعال شدن ربات‌های کوچک گیرنده‌‌ی حسی می‌شود و به بیماران اجازه می‌دهد حس لامسه را درک کنند. در بازسازی حرکتی هدفمند، هنگامی که بیماران در مورد حرکت اندام خود فکر می‌کنند، سیگنال‌های ارسال شده از مغز با پروتز ارتباط برقرار می‌کنند تا به همان شیوه‌ی موردنظر فرد حرکت کنند. افزون بر این، ربات‌های کوچک و قدرتمند، گیرنده‌های حسی و حرکتی را تحریک می‌کنند تا فرد بتواند حرکت دست و بازوی مصنوعی را احساس کند.

بازسازی رفتارهای طبیعی در بیماران مبتلا به قطع اندام فوقانی با یک سامانه بیونیک

شرکت کنندگان هنگام استفاده از پروتزهای پیشرفته، رفتارهای اساسی و روزمره‌ای را که نیاز به عملکرد دست و بازو دارد، انجام می‌دادند. پژوهشگران با استفاده از ابزارهای پیشرفته‌ی ارزیابی، شیوه عملکرد اندام بیونیک را در مقایسه با افراد بدون قطع عضو و افراد دچار قطع عضو که دارای پروتزهای سنتی هستند، مقایسه کردند.

بنابر گفته‌های دکتر Marasco، از آنجایی که افراد دارای پروتزهای سنتی نمی‌توانند اندام خود را احساس کنند، رفتار متفاوتی با افراد بدون قطع عضو هنگام انجام وظایف روزمره دارند. برای نمونه، افرادی که از پروتزهای سنتی استفاده می‌کنند باید هنگام استفاده از پروتز خود مراقب باشند و آن را با چشم دنبال کنند.

ابزارهای پیشرفته ارزیابی

با استفاده از بازوی مصنوعی جدید و ابزارهای پیشرفته ارزیابی، پژوهشگران توانستند ببینند که استراتژی‌های مغزی و رفتاری شرکت‌کنندگان در مطالعه با افرادی که قطع عضوی ندارند مطابقت دارد. آنها دیگر نیازی به تماشای پروتز خود نداشتند، می‌توانستند چیزهایی را بدون نگاه کردن پیدا کنند و به طور مؤثرتری اشتباهات خود را تصحیح کنند.

دکتر Marasco می‌گوید: «طی یکی دو دهه گذشته، پیشرفت در زمینه پروتز به کاربران کمک کرد تا عملکرد بهتری داشته باشند و زندگی روزمره را به تنهایی مدیریت کنند. برای نخستین بار، افراد مبتلا به قطع اندام فوقانی اکنون می‌توانند دوباره مانند یک فرد دارای توانایی فیزیکی فکر کنند. این امر می‌تواند سطوح جدیدی از یکپارچگی را در زندگی روزمره به دارندگان پروتز ارائه دهد».

بازسازی رفتارهای طبیعی در بیماران مبتلا به قطع اندام فوقانی با یک سامانه بیونیک

افزون‌بر این، روش‌های اندازه‌گیری مربوط به رفتار و عملکرد مغز که گروه برای ارزیابی این سامانه بیونیک توسعه داده است، برای هرگونه پروتز یا نقص اندام فوقانی دارای احساس و حرکت قابل استفاده است.


بیشتر بخوانیم:

>> مغناطیس سنجی: روشی نوین برای کنترل پروتزها

>>  طراحی یک دست رباتیک بادی ارزان و سبک


منبع: techxplore

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *