Neue prothetische Technologien, die stimulieren die Nerven, könnte den Weg ebnen für Prothesen, die fühlen Sie sich wie ein natürlicher Teil des Körpers und Verringerung der Phantomschmerzen Häufig ertragen von amputierten.
Silvestro Micera, professor für translationale neuroengineering an der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne in der Schweiz, verbrachte die letzten 20 Jahre, herauszufinden, wie man bessere Prothesen für Menschen mit amputierten Gliedmaßen. Er Interessierte sich für Prothesen wie ein teenager.
„Ich liebte comics und science-fiction-Filme—Sachen wie Doctor Octopus aus Spiderman“, sagte er. „Am Anfang war es das wissenschaftliche Interesse der teenager, aber dann wurde es eine Idee, Menschen zu helfen, um wieder, was Sie verloren haben.“
Ein Projekt, das er führte, genannt NEBIAS, entwickelte eine Roboter-hand, die liefert sensorische Rückmeldung an den Benutzer. Die Technik dahinter wurde der Boden-brechen—ein Implantat positioniert unter die Haut, verbindet sich die person auf die Nerven. Es überträgt Informationen von sensoren in der hand durch die Stimulierung der Nerven mit elektrischen Signalen. Dies ermöglicht es, zum Beispiel, eine person zu erzählen, wenn ein Objekt, das Sie in Händen halten, ist weich oder hart.
Durch eine follow-up-Projekt namens SensAgain, Prof. Micera gearbeitet, um die Technologie weiterzuentwickeln und nehmen Sie es auf den Markt.
„In fünf bis zehn Jahren ab jetzt, die Technologie von NEBIAS wird zur Verfügung gestellt, um Patienten auf der ganzen Welt“, sagte er.
Um die Technologie in der Praxis so schnell wie möglich wechselte er den Fokus auf die Entwicklung von Beinprothesen eher als den Händen, wie beinamputationen mehr Menschen beeinflussen. Im letzten Jahr veröffentlichte er ein Papier zeigen, wie das sensorische feedback in Beinprothesen Menschen helfen können.
Die Benutzer waren in der Lage, zu Fuß besser bewegen und weniger ermüdend und sicherer Weg, sagt Prof. Micera. „Wenn du läufst, besser und schneller, dann bist du auch in der Lage, reduzieren andere Effekte, wie Rückenschmerzen und Herz-Kreislauf-Erkrankung,“ sagte er.
Beweise
Um scale-up dieser Arbeit gründete er eine Firma namens SensArs, gefördert durch ein Projekt namens “ GOSAFE, mit dem Ziel, immer mehr Beweise für die Auswirkungen, die die Prothese macht auf das Leben der Menschen.
„Wir haben gezeigt, dass langfristige, wie sechs Monate oder mehr, die Technologie funktioniert“, sagte er. „Die Herausforderung ist, um zu gehen von ein paar Patienten für ein paar Monate zu viele Patienten für viele Jahre.“
Mit nur einer Handvoll Leute testen die Prothese, es ist schwer zu ziehen Allgemeine Schlußfolgerungen, aber die ersten Anzeichen sind ermutigend.
„Sehr schnell, fast sofort, die Subjekte lernen, wie diese Art von Prothese. Sie sind in der Lage, es zu nutzen, in eine sehr effektive Art und Weise. Sie erhalten eine sehr gute Verkörperung, in denen Sie spüren, wie die Prothese ist ein Teil des Körpers“, so Prof. Micera sagte.
Herstellung einer Prothese, die sich fühlt wie ein Teil einer person ist eine der größten Herausforderungen für die Verbesserung der Lebensqualität für amputierte. Abgesehen von der Notwendigkeit, das sensorische feedback, es ist sehr Komplex, zu replizieren, die Muskeln, die Kontrolle der Gliedmaßen, so dass eine Prothese fühlt sich natürlich. In der hand allein, zum Beispiel, gibt es mehr als 30 einzelne Muskeln zu kontrollieren.
Professor Giovanni Di Pino, von der Campus Bio-Medico University of Rome in Italien, ist ein Neurophysiologe, arbeitete mit Prof. Micera zuvor. Er ist mit der Anwendung seiner Kompetenz zu studieren neuronale Schnittstelle, die Geräte können direkt auf eine person auf die Nerven.
„Ich will versuchen, zu verstehen, wie entwickeln Sie eine hand-Prothese, die fühlt sich wie ein Teil des Körpers ist“, sagte Prof. Di Pino.
Einige kommerzielle prothetische Hände gesteuert werden, der durch Elektroden auf der Haut platziert. Diese erkennen können der stimulation der Muskeln, die die person verwendet, um zu manipulieren der Prothese. Allerdings, Prof. Di Pino sagt, dass viele der oberen Extremitäten amputierte sind unzufrieden mit Ihrer Handprothese, wie es sich nicht anfühlt, wie ein Teil Ihres Körpers.
Prof. Di Pino läuft ein Projekt namens „UMFORMEN“, die Erprobung neuer Wege zur Verbindung einer steuerbaren hand auf den Körper. Das ultimative Ziel ist für die amputierten um sich vollständig zu fühlen, und dieser kommt zurück, um, wie der Körper dargestellt wird, der Geist.
„Das Bild der Körper ist wie eine Landkarte in unserem Gehirn“, sagt Prof. Di Pino. „Wir werden beschreiben Sie die Repräsentation der hand“.
Gehirn-scans
Prof. Di Pino ist mit Gehirn-scans, um zu verstehen, wie die neuronalen verbindungen ändern, wenn die person versucht, Sie zu bewegen, Ihre fehlende hand.
Diese Zusammenhänge und Darstellungen, die erheblich sein können, zur Verringerung der Auswirkungen von Phantomschmerzen. Dies ist ein Phänomen, wo amputierte fühlen kann, manchmal sehr intensiv, Schmerz zu kommen scheint, aus Ihren fehlen des Körpers.
„Phantomschmerz ist sehr Häufig in den oberen Gliedmaßen amputierte,“ Prof. Di Pino sagte. „Das Thema ist in Schmerzen, weil er nicht das Gefühl der hand, aber er oder Sie kann das Gefühl der Rinde, die verwendet wird, um das Gefühl der hand“.
Die verbindungen im Gehirn, die für die Steuerung der hand und der Sinne, Schmerzen sind immer noch da, aber jetzt sind Sie nicht erhalten die gleichen sensorischen feedback. In einer der Probanden seiner Studie, Prof. Di Pino gefunden, dass mit Hilfe von interface-Implantate ermöglichte eine Reduzierung der Phantomschmerzen.
„Am Anfang, er hatte eine Menge Schmerzen, und nach drei Monaten von tests, die wir (losgeworden) 70% seiner Schmerzen“, sagte er.
Die Fortschritte durch diese Forschungsprojekte wird noch viele Jahre dauern, bevor Sie können helfen, die Prothesen verbessern. Jedoch, die Erkenntnisse und Technologien entwickelt haben könnte, eine viel breitere Auswirkungen.
„Vor vielen Jahren fragte mich jemand „warum wollen Sie arbeiten auf eine Nische wie Prothesen?“,“ Prof. Micera sagte. „Nun, ich denke, ich kann zeigen, warum, weil, wenn die Technologie funktioniert, für das sensorische feedback in das Nervensystem, dann können Sie es verwenden, für viele Dinge: blinde, Gelähmte, Diabetiker und viele andere.“
Sein team ist bereits mit der Entwicklung Ihrer Technologie, um die Wiederherstellung Anblick, die blinden Menschen durch die Stimulierung der Sehnerven. „Wir planen auch, um es anzuwenden, zur Wiederherstellung der motorischen Funktion im Tetraplegie-Patienten mit Verletzungen des Rückenmarks“, sagte er.