Ученые внедрили бионический протез ноги напрямую в тело человека

Американские исследователи разработали инновационный бионический протез нижней конечности. Данное устройство непосредственно интегрируется с мышечной и костной тканью пользователя, обеспечивая повышенную стабильность и улучшая контроль над движениями. Участники клинических испытаний охарактеризовали протез как часть своего тела. Результаты исследования были опубликованы в ведущем научном журнале Science.

Современные медицинские технологии предоставляют возможность пациентам с ампутированными конечностями восстановить функциональность утраченных конечностей. Однако традиционные протезы воспринимаются как внешние устройства, а не как интегрированные части тела. Это связано с тем, что они крепятся к культе и не имеют прямого соединения с мышечной и костной тканью пользователя.

Традиционная ампутация приводит к разрыву парных мышц, которые обычно функционируют последовательно. Это затрудняет точное определение положения и скорости сокращения мышц.

В последние годы научные исследования направлены на разработку более комфортных и функциональных протезов. Одним из таких достижений является новый хирургический метод AMI (Anterior Muscle Integration), позволяющий восстановить связь между двумя мышцами во время операции. Эта технология обеспечивает более точное управление протезом. Исследование, проведенное в прошлом году, показало, что пациенты, которым была проведена ампутация ниже колена и операция AMI, демонстрируют улучшенную способность к ходьбе и преодолению препятствий по сравнению с пациентами, перенесшими традиционную ампутацию.

Последние разработки направлены на интеграцию протеза с костной тканью. Это позволит считывать электрические сигналы с мышц, восстановленных с помощью метода AMI, обеспечивая улучшенную стабильность и обратную связь. Для данной интеграции в остаточную бедренную кость устанавливается титановый имплантат. К мышцам, восстановленным методом AMI, подключаются 16 электродов для считывания электрических сигналов. Данная система получила название e-OPRA (Electrically-Operated Orthotic Prosthetic Ankle). Информация, полученная от электродов, передается на роботизированный контроллер, который рассчитывает необходимую силу для движения протеза в нужном направлении.

Ученые провели тестирование интегрированного в кость протеза на двух пациентах. Результаты были сравнены с данными восьми пациентов, которым была проведена операция AMI, но не установлен протез e-OPRA, а также семи пациентов, которым не проводилась операция AMI. Все участники использовали коленный протез с электроприводом.

Пациентам предлагалось выполнять различные задачи с использованием протеза, такие как сгибание колена под заданным углом и преодоление препятствий. В большинстве выполняемых задач пациенты, которым была проведена операция AMI и установлен протез e-OPRA, продемонстрировали лучшие результаты по сравнению с пациентами, прошедшими только операцию AMI, и значительно превзошли результаты пользователей традиционных протезов.

Кроме того, пациентам задавались вопросы для оценки восприятия протеза как части тела. Например, спрашивали о наличии ощущения двух ног и контроле над протезом. Пациенты, которым была проведена операция AMI и установлен протез e-OPRA, воспринимали протез как часть своего тела и ощущали контроль над ним.

"Протез, интегрированный в ткани, то есть прикрепленный к кости и управляемый напрямую нервной системой, является не просто инструментом, а неотъемлемой частью личности пациента", — отметил Хью Херр из Массачусетского технологического института.

Интеграция протеза с костью также позволяет избежать проблем с кожей, которые часто возникают при использовании традиционных протезов в области культи.

Ученые предполагают, что метод AMI станет стандартом для ампутаций выше колена. В связи с этим планируется проведение более масштабных клинических испытаний, которые могут занять до пяти лет, пишет inscience.news.