Биомедицинские инженеры Реабилитационного института Чикаго совершили настоящий прорыв в протезировании. Им удалось создать искусственную ногу, реагирующую на мозговые импульсы точно так же, как и настоящая живая конечность.
На прошлой неделе 32-летний американец Зак Воутер, потерявший колено и нижнюю часть ноги в 2009 г. в результате мотоциклетной аварии, стал первым в мире человеком с роботизированной конечностью, управляемой одной лишь силой мысли.
До сих пор самые продвинутые протезы требовали удаленных устройств контроля, таких как джойстик или Bluetooth-наушники. Их движения были медленнее, чем у живых конечностей.
Зак Воутер, как видно на видео ниже, перемещается по городу без задержек со скоростью среднестатистического пешехода. Чтобы перестроить роботизированную ногу от хождения по ровным поверхностям к подъему по лестницам, ему достаточно просто подумать об этом и представить, что он управляет утраченной ногой.
Контроль над роботизированной конечностью осуществляется при помощи электромиографии — электрических сигналов, производимых мышцами. Электроды приживляются к девяти различным мышцам в бедренной части ноги и действуют как антенны, принимая электрические сигналы, посылаемые нервами в мышцах.
Компьютерные программы распознают эти сигналы и запускают соответствующие электродвигатели, заставляя ногу согнуться в колене или голеностопном суставе. Часть информации, необходимой для правильного выполнения движения, поступает от механических сенсоров на искусственной конечности — акселерометров и датчиков уровня
Чикагским инженерам удалось сократить в новом устройстве коэффициент ошибок, включая риски падения, до 1,8%, по сравнению с 12,9% у стандартных роботизированных искусственных ног.
«Созданная бионическая нога — невероятно интеллектуальное инженерное изобретение. Она обучается выполнять действия, беспрецедентные для любого человека с ампутированной конечностью, такие как плавный переход из процесса сидения к ходьбе, подъему и спуску по ступенькам и наклонным поверхностям», — комментирует свою разработку Леви Хагрув, возглавляющий команду биомедицинских инженеров Реабилитационного института Чикаго.
Грант в размере $8 млн. на разработку бионического протеза выделили вооруженные силы США. Запуск роботизированных ног в массовое производство ожидается в течение 3-5 лет.
В США около миллиона человек живут с ампутированными конечностями. Однако установить роботизированные протезы смогут не все желающие инвалиды, а лишь чуть более 1200 военнослужащих, лишившихся ног недавно в Ираке или Афганистане.
Проблема в том, что нервные окончания после операций утрачивают свою функциональность. Чтобы этого не произошло, их нужно вовремя перенаправить на здоровые ткани тела. При ампутации ноги, хирург должен прикрепить нервные окончания к бедру, чтобы они взаимодействовали с роботизированным протезом.
В настоящее время протезы ноги стоят несколько тысяч долларов. Цена продвинутого роботизированного устройства может достигать $100 тыс. По какой стоимости поступят в продажу бионические протезы, контролируемые силой мысли, на данном этапе инженеры предсказать не берутся. Впереди предстоит еще долгая работа по расширению функций устройства, которое пока еще не позволяет владельцу ни бегать, ни прыгать.
«Ценность, которую наши протезы обеспечат пациентам, неизмерима. Мы чувствуем, что сможем устранить подавляющее большинство критичных с точки зрения безопасности ошибок. Пока что мы не можем прогнозировать, как эти устройства смогут обогатить повседневную жизнь инвалидов, но мы совершаем фантастический прогресс», — заверил Леви Хагрув.