Ένα πρωτοποριακό επίτευγμα ως ηλεκτρονικό εργαλείο χειρός

Η ζωή της Κάρεν πήρε μια δραματική τροπή όταν πριν από 20 χρόνια, ένα ατύχημα στο αγρόκτημα κέρδισε το δεξί της χέρι. Από τότε, υπέφερε από βασανιστικούς πόνους στα άκρα. “Ένιωθα ότι περνούσα συνεχώς τα χέρια μου από μια μηχανή κοπής κρέατος, κάτι που δημιουργούσε υψηλό επίπεδο άγχους και έπρεπε να πάρω υψηλές δόσεις από διάφορα παυσίπονα.“Εκτός από τον δυσεπίλυτο πόνο της, διαπίστωσε ότι η παραδοσιακή προσθετική ήταν άβολη και αναξιόπιστη, και επομένως ελάχιστη βοήθεια στην καθημερινή ζωή. Όλα άλλαξαν όταν απέκτησε την πρωτοποριακή βιονική τεχνολογία που της επέτρεπε να φοράει μια πιο λειτουργική πρόσθεση άνετα όλη την ημέρα. Η υψηλότερη ενσωμάτωση μεταξύ του βιονικού άκρου της Κάρεν και του υπολειπόμενου άκρου οδήγησε επίσης στην ανακούφιση από τον πόνο της».Για μένα, αυτή η έρευνα σήμαινε πολλά, γιατί μου έδωσε μια καλύτερη ζωή“.

Μια υπέροχη συγχώνευση ανθρώπου και μηχανής

Η μηχανική στερέωση και ο αξιόπιστος έλεγχος των προσθετικών είναι οι μεγαλύτερες προκλήσεις στην αντικατάσταση προσθετικών άκρων. Τα άτομα με απώλεια άκρων συχνά απορρίπτουν ακόμη και εξελιγμένες εμπορικά διαθέσιμες προθέσεις για αυτούς τους λόγους, πράγμα που σημαίνει μια επώδυνη και άβολη σχέση με περιορισμένο και αναξιόπιστο έλεγχο. Μια διεπιστημονική ομάδα μηχανικών και χειρουργών έλυσε αυτά τα προβλήματα αναπτύσσοντας μια διεπαφή ανθρώπου-μηχανής που επιτρέπει στην πρόσθεση να συνδέεται άνετα με τον σκελετό του χρήστη μέσω οστικής ενσωμάτωσης, ενώ επιτρέπει την ηλεκτρική επικοινωνία με το νευρικό σύστημα μέσω ηλεκτροδίων που εμφυτεύονται στα νεύρα και τους μύες. βίντεο μέσα https://youtu.be/YRxtM0Y6ZAQ).

Επικεφαλής της έρευνας ήταν ο καθηγητής Max Ortiz Catalán, επικεφαλής της έρευνας για τη νευροπροσθετική στο Ινστιτούτο Βιοηλεκτρονικής στην Αυστραλία και ιδρυτής του Κέντρου Έρευνας Βιονικής και Πόνου (CBPR) στη Σουηδία. “Η Κάρεν ήταν το πρώτο άτομο με ακρωτηριασμό κάτω από τον αγκώνα που έλαβε αυτή τη νέα ιδέα ενός εξαιρετικά ενσωματωμένου βιονικού χεριού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα και αξιόπιστα στην καθημερινή ζωή.. Το γεγονός ότι ήταν σε θέση να χρησιμοποιεί άνετα και αποτελεσματικά το προσθετικό της άκρο σε καθημερινές δραστηριότητες για χρόνια είναι μια πολλά υποσχόμενη απόδειξη των πιθανών δυνατοτήτων αυτής της νέας τεχνολογίας να αλλάξει τη ζωή των ατόμων που αντιμετωπίζουν απώλεια άκρων.“Οι προκλήσεις σε αυτό το επίπεδο ακρωτηριασμού είναι ότι τα δύο οστά (ακτίνα και ωλένη) πρέπει να ευθυγραμμιστούν και να φορτωθούν ομοιόμορφα και ότι δεν υπάρχει πολύς διαθέσιμος χώρος για εμφυτευμένα και προσθετικά εξαρτήματα. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να αναπτύξει ένα κατάλληλο νευρομυοσκελετικό εμφύτευμα που επιτρέπει την προσκόλληση στο βιολογικό σύστημα ελέγχου του χρήστη (νευρικό σύστημα) με το ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου της πρόθεσης.»Η ολοκληρωμένη χειρουργική και μηχανική προσέγγισή μας εξηγεί επίσης τη μείωση του πόνου, καθώς η Κάρεν χρησιμοποιεί τώρα λίγο πολύ τους ίδιους νευρικούς πόρους για να ελέγξει την πρόθεση όπως έκανε με το βιολογικό της χέρι που λείπει.“. Η θεραπεία και η πρόληψη του πόνου μετά τον ακρωτηριασμό είναι ένας άλλος κύριος στόχος της ομάδας του καθηγητή Ortiz Catalán. Σχετικά με αυτό, η Karen είπε ότι τώρα έχει “Καλύτερος έλεγχος της προσθετικής μου, αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι ο πόνος έχει μειωθεί. Σήμερα χρειάζομαι πολύ λιγότερα φάρμακα“.

Το κύριο πλεονέκτημα της νέας ηλεκτρονικής τεχνολογίας είναι η προσάρτηση του σκελετού στην πρόθεση με οστεοενσωμάτωση. Η διαδικασία με την οποία ο οστικός ιστός αγκαλιάζει το τιτάνιο δημιουργώντας μια ισχυρή μηχανική σύνδεση. Ο καθηγητής Rickard Brenemark, Ερευνητικός Συνεργάτης στο MIT, Αναπληρωτής Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Γκέτεμποργκ και Διευθύνων Σύμβουλος της Integrum, ηγήθηκε της χειρουργικής επέμβασης και εργάστηκε στην οστεοενσωμάτωση των προσθετικών από τότε που χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά σε ανθρώπους:Η βιολογική ενσωμάτωση των εμφυτευμάτων τιτανίου στον οστικό ιστό δημιουργεί ευκαιρίες για περαιτέρω πρόοδο στη φροντίδα των ακρωτηριασμένων. Συνδυάζοντας την οστεοενσωμάτωση, την επανορθωτική χειρουργική, τα εμφυτεύσιμα ηλεκτρόδια και την τεχνητή νοημοσύνη, μπορούμε να αποκαταστήσουμε την ανθρώπινη λειτουργία με έναν άνευ προηγουμένου τρόπο. Ο κάτω από το επίπεδο του ακρωτηριασμού του αγκώνα παρουσιάζει ιδιαίτερες προκλήσεις και το επίπεδο λειτουργικότητας που επιτυγχάνεται αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό ορόσημο στον τομέα της προηγμένης αναδόμησης των άκρων στο σύνολό του.“.

Τα νεύρα και οι μύες στο υπολειπόμενο άκρο αναδιατάχθηκαν για να παρέχουν μια μεγαλύτερη πηγή πληροφοριών κινητικού ελέγχου για την πρόσθεση. Ο Δρ Πάολο Σάσο πραγματοποίησε αυτό το μέρος της χειρουργικής επέμβασης στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Sahlgrenska στη Σουηδία, όπου οδήγησε επίσης την πρώτη μεταμόσχευση χεριού που έγινε στη Σκανδιναβία:Ανάλογα με τις κλινικές συνθήκες, μπορούμε να προσφέρουμε στους ασθενείς μας τις καλύτερες λύσεις που άλλοτε είναι βιολογικές με εμφυτεύματα χεριών, άλλοτε βιονικές με νευρομυοσκελετικές προσθετικές. Βελτιωνόμαστε συνεχώς και στα δύοΟ Δρ Sasso εργάζεται επί του παρόντος με το Ορθοπαιδικό Ινστιτούτο στην Ιταλία και το Κέντρο Έρευνας Ηλεκτρονικής και Πόνου στη Σουηδία.

“Το έργο DeTOP χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή», λέει ο συντονιστής καθηγητής Christian Cipriani, από το σχολείο Santana της Πίζας.Προσέφερε μια μεγάλη ευκαιρία για συνεργασία που καθιστά δυνατή την ενσωμάτωση των πιο πρόσφατων διαθέσιμων προσθετικών και ρομποτικών τεχνολογιών στα ιδρύματά μας, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν τεράστιο αντίκτυπο στις ζωές των ανθρώπων.“.

Το ρομποτικό χέρι που αναπτύχθηκε από την Prensilia, το Mia Hand, διαθέτει μοναδικά κινητικά και αισθητήρια εξαρτήματα που επιτρέπουν στον χρήστη να εκτελεί το 80% των καθημερινών δραστηριοτήτων της ζωής του. “Η αποδοχή της πρόθεσης είναι καθοριστική για την επιτυχή χρήση τηςλέει ο Δρ Francesco Clemente, Διευθύνων Σύμβουλος της Princelia. “Πέρα από τις τεχνικές επιδόσεις, η Princelia αγωνίστηκε να αναπτύξει ένα χέρι που θα μπορούσε να είναι πλήρως προσαρμόσιμο αισθητικά. Η Mia Hand γεννήθηκε για να φαίνεται, όχι να κρύβεται. Θέλαμε οι χρήστες να είναι περήφανοι για το ποιοι είναι, αντί να ντρέπονται για όσα έχασαν“

Αυτή η εργασία ήταν ένα από τα κύρια αποτελέσματα ενός έργου που χρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή στο πλαίσιο του προγράμματος «Ορίζοντας 2020». Detop (JA#687905) (βίντεο). Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε επίσης από Promobilia Foundationο Ίδρυμα Ingabrit και Arne Lundbergκαι το Σουηδικό Συμβούλιο Έρευνας (Vitinskabsradit).

Οι ερευνητές εργάζονται στο Κέντρο Έρευνας Βιονικής και Πόνου (CBPR), μια διεπιστημονική συνεργασία μεταξύ Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Sahlgrenskaο Ακαδημία Sahlgrenska Στο Πανεπιστήμιο του Γκέτεμποργκ, ο W Chalmers University of Technology, όλα στο Γκέτεμποργκ της Σουηδίας. ο Ινστιτούτο Βιονικής Στη Μελβούρνη της Αυστραλίας. ο Instituto Ortopedico Rizzoli, Μπολόνια, Ιταλία; ο Λύκειο Santana, Πίζα, Ιταλία; TeamOlmed στη Σουηδία. ο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, Aurora, Η.Π.Α. ο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, Κέιμπριτζ, Η.Π.Α. και εταιρείες ιατροτεχνολογικών προϊόντων Ενσωματωμένο ΑΒ Στη Σουηδία και Princelia Στην Ιταλια. ο Detop Στο έργο συμμετείχαν επίσης το Πανεπιστήμιο Lund, το Ελβετικό Κέντρο Ηλεκτρονικής και Μικροτεχνολογίας, το Κέντρο Προσθετικής INAIL και η Πανεπιστημιούπολη Bio-Medico.