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Perna biônica incrível é controlada por pensamentos humanos – e torna mais fácil para amputados subir escadas


Cientistas desenvolveram uma perna protética controlada pelo cérebro humano que pode tornar mais fácil para amputados subir e descer escadas.

O novo dispositivo inovador permite que os pacientes controlem diretamente sua prótese usando seus pensamentos.

O dispositivo registra sinais de músculos preservados cirurgicamente, que são cuidadosamente monitorados e convertidos em controles para um tornozelo robótico.

Em um teste com 14 amputados, pesquisadores do MIT descobriram que a perna criou um movimento mais natural, melhorou a estabilidade em terrenos irregulares e aumentou a velocidade em 41%.

E os pesquisadores agora esperam que uma versão comercial da perna esteja indisponível em apenas cinco anos.

Perna biônica incrível é controlada por pensamentos humanos – e torna mais fácil para amputados subir escadas

Como mostra este diagrama, as pernas biônicas funcionam registrando os sinais dos músculos restantes e convertendo-os em comandos para um tornozelo eletrônico.

O autor do estudo, Professor Hugh Herr, diz: 'Este é o primeiro estudo protético na história que mostra uma prótese de perna sob modulação neural completa, onde surge uma marcha biomimética.

Em seu estudo, publicado na Nature Medicine, os pesquisadores afirmam que sua nova técnica permite que os pacientes recebam feedback “proprioceptivo” do membro.

Durante os testes, os pesquisadores descobriram que isso permitia que os pacientes andassem tão rápido quanto alguém sem amputação e desenvolvessem movimentos naturais, como levantar o dedo do pé ao subir escadas.

Esse nível aprimorado de controle é possível devido à nova técnica de amputação cirúrgica testada pelos pesquisadores.

Nas aplicações tradicionais abaixo das novas, os músculos que normalmente controlam o pé são enrolados ao redor do membro decepado para criar um acolchoamento macio.

No entanto, esse processo corta a conexão normal entre os pares “antagônicos” de músculos que empurram e puxam na perna.

Pesquisadores do MIT desenvolveram um novo tipo de perna biônica que permite aos pacientes controlar o membro diretamente com seus pensamentos

Pesquisadores do MIT desenvolveram um novo tipo de perna biônica que permite aos pacientes controlar o membro diretamente com seus pensamentos

Em vez disso, o dispositivo exige que os pacientes sejam submetidos a uma nova forma de cirurgia de amputação abaixo do joelho, chamada interface mioneural agonista-antagonista (AMI).

As extremidades dos músculos são conectadas para que ainda possam se comunicar entre si dentro do membro residual.

Durante pesquisas anteriores, o professor Herr e seus colegas descobriram que os sinais desses músculos residuais poderiam ser usados ​​para replicar os movimentos naturais do pé.

Ao registrar os sinais, o tornozelo robótico sabe até que ponto e com que força dobrar e flexionar o pé para que o paciente possa controlar o membro naturalmente.

Esse processo pode ser feito durante a amputação inicial da perna ou em um procedimento de revisão posterior — também pode ser realizado nos braços.

Até agora, apenas 60 pessoas passaram por esse procedimento, mas os pesquisadores esperam que ele possa abrir caminho para membros biônicos mais naturais.

A perna funciona gravando sinais em músculos preservados cirurgicamente que são convertidos em instruções para o tornozelo eletrônico

A perna funciona gravando sinais em músculos preservados cirurgicamente que são convertidos em instruções para o tornozelo eletrônico

O autor principal Hyungeun Song, pesquisador de pós-doutorado no MIT, diz: “Graças à interface neuroprotética AMI, fomos capazes de aumentar essa sinalização neural, preservando o máximo que podíamos.

'Isso foi capaz de restaurar a capacidade neural de uma pessoa de controlar contínua e diretamente toda a marcha, em diferentes velocidades de caminhada, escadas, declives e até mesmo ao superar obstáculos.'

De forma crítica, o estudo também descobriu que os pacientes eram mais propensos a dizer que sentiam que sua nova prótese era parte de seu corpo.

Os melhores membros protéticos podem ajudar os amputados a recuperar a marcha natural por meio de sensores robóticos e algoritmos de caminhada pré-determinados.

No entanto, essas próteses ainda não permitem que o paciente controle seu novo membro robótico como se fosse parte de seu corpo original.

O autor do estudo, Professor Hugh Herr (foto), diz que esta técnica permite que os pacientes sintam que o membro é parte de seu próprio corpo

O autor do estudo, Professor Hugh Herr (foto), diz que esta técnica permite que os pacientes sintam que o membro é parte de seu próprio corpo

O professor Hare (na foto) espera atingir o objetivo de

O professor Hare (na foto) espera atingir o objetivo de “reconstruir corpos humanos”, em vez de permitir que os pacientes controlem robóticas cada vez mais avançadas

O professor Herr diz: 'Ninguém foi capaz de mostrar esse nível de controle cerebral que produz uma marcha natural, onde o sistema nervoso humano controla o movimento, não um algoritmo de controle robótico.

O professor Hare, que é duplamente amputado, diz que o problema com as próteses robóticas é que o paciente não sente que o novo membro faz parte do seu corpo.

Embora os pacientes tenham recebido apenas 20% do feedback sensorial que um não amputado sentiria, eles ainda desenvolveram hábitos naturais de caminhada, como se fosse um membro biológico.

Ao permitir que os pacientes controlem diretamente seus membros, o Professor Hare espera atingir seu objetivo de “reconstruir corpos humanos”.

Ele diz: 'A abordagem que estamos adotando é tentar conectar de forma abrangente o cérebro humano à eletromecânica.'



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