science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Een beenprothese met gevoel verbetert de mobiliteit

Een doorbraakapparaat dat maandag is onthuld, maakt het mogelijk voor iemand die boven de knie is geamputeerd om een ​​prothesebeen te "voelen", resulteert in een groter uithoudingsvermogen, stabiliteit en mobiliteit.

Sensoren op een mechanisch ledemaat dat chirurgisch verbonden was met zenuwuiteinden in de dijen van twee vrijwilligers, verminderden of verwijderden ook de kwellende "spooklidmaat" pijn die zoveel geamputeerden bedwelmt, onderzoekers rapporteerden in het tijdschrift Natuurgeneeskunde .

De proof-of-concept-studie "laat zien hoe gunstig het is voor de gezondheid van geamputeerden om een ​​prothese te hebben die werkt met neurale implantaten, " zei Stanisa Raspopovic, een professor aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich, die een internationaal team van 20 onderzoekers leidde.

Wanneer een fysiek sterk persoon loopt of rent, zenuwen in de voeten en benen geven een gestage stroom elektrische impulsen door aan de hersenen met realtime gegevens:is de weg ongelijk, glad of vol kiezels? Loopt het oppervlak naar boven of naar beneden?

Die feedback stelt de hersenen in staat om onmiddellijk aanpassingen te maken om een ​​val op te vangen of de benodigde hoeveelheid kracht te veranderen.

Maar iemand met kunstbenen heeft geen baat bij die feedback, waardoor het erg moeilijk is om gestaag en met vertrouwen te lopen.

"Ze kunnen hun prothese niet helemaal vertrouwen, dus vertrouwen ze te vaak op hun intacte been, die de mobiliteit vermindert en ervoor zorgt dat ze snel vermoeid raken, " legde Raspopovic uit.

Zelfs een wandeling op het strand of op oneffen gras kan vermoeiend zijn.

Om de stroom van signalen van ledematen naar hersenen te herstellen, Raspopovic en zijn team plaatsten sensoren onder de zolen van de prothesevoet en rond het gewricht van een elektronische knie.

Dokters, In de tussentijd, chirurgisch geïmplanteerde elektroden in de dijen van de vrijwilligers, door ze dezelfde zenuwuiteinden aan te sluiten die ooit berichten hadden verzonden en ontvangen van het geamputeerde onderste lidmaat.

Twee vrijwilligers zijn de eerste geamputeerden boven de knie ter wereld die hun prothesevoet en knie in realtime voelen. Hun bionische prothese, die is ontwikkeld door een internationaal team van onderzoekers, beschikt over sensoren die aansluiten op de resterende zenuwen in de dij. De resulterende neurofeedback vermindert de fysieke en mentale belasting voor gebruikers van de prothese aanzienlijk, evenals hun fantoompijn, terwijl ze hun zelfvertrouwen en snelheid tijdens het lopen vergroten. Krediet:ETH Zürich / Stanisa Raspopovic

fantoompijn

Eenmaal verbonden door draden die door de huid gingen, de sensoren en elektroden herstelden de feedbacklus gedeeltelijk.

"We leveren genoeg sensatie om mensen veel meer vertrouwen te geven in hun prothese, " vertelde Raspopovic aan AFP.

Zelfs jaren nadat een been is verwijderd, "er is kennis verzameld in de zenuwvezels, " voegde hij eraan toe. "Er zijn genoeg vezels om sensaties op te wekken door middel van elektrische stimulatie."

Om een ​​objectieve meting te krijgen van hoe goed het werkte, de onderzoekers vroegen de vrijwilligers om een ​​reeks taken uit te voeren met en zonder het apparaat.

Zonder de neurofeedback, zuurstofverbruik was aanzienlijk hoger, net als een bepaald type hersenactiviteit geassocieerd met concentratie.

als opvallend, volgens de vrijwilligers was de vermindering van pijn.

"Mijn grote teen, voet, hiel, enkel, kalf - ze doen allemaal pijn en ik heb ze niet eens, " zei Savo Paniek. De pijn is sterk genoeg om hem 's nachts wakker te maken, hij voegde toe.

"Sinds ik met de behandeling ben begonnen, Ik voel geen fantoompijn."

Raspopovic zei dat de resultaten bemoedigend waren, maar dat meer tests over een langere periode, inclusief thuisgebruik, nodig waren voordat de technologie op de markt kon worden gebracht.

De volgende stap is het ontwikkelen van een volledig implanteerbaar systeem met draadloze neurostimulatie, het elimineren van de noodzaak voor draden om door de huid te gaan.

In samenwerking met technologiebedrijf SensArs, de onderzoekers zijn van plan om de komende vier jaar grootschalige klinische proeven uit te voeren.

© 2019 AFP