O braço protético biônico agora pode seguir as instruções mentais do proprietário

Jodie O'Connell-Ponkos perdeu o braço durante o manuseio descuidado de um moedor de carne industrial. Foi o que aconteceu em 1985. Quase imediatamente, ela recebeu uma prótese e a usou por vários anos. Todo esse tempo, a garota odiava sua mão artificial e uma vez ela simplesmente a jogou fora. Desde então, ela não usa outras próteses há 20 anos.

Ela não é a única que não está muito disposta a próteses. Muitas pessoas que perderam um membro se recusam a usar membros artificiais, então a história de Jody não é incomum. Pacientes amputados recusam próteses convencionais, bem como sistemas avançados servo-acionados. A taxa de falhas dos sistemas modernos, segundo as estatísticas, chega a 75%.

Uma das razões é que várias novas próteses utilizam materiais modernos, servos poderosos e fixações aprimoradas. Mas o sistema de controle da maioria dos membros artificiais foi desenvolvido nos anos 50. E desde então, pouco mudou. A maioria dessas próteses utiliza sistemas de controle bastante simples. Somente os modelos mais avançados estão equipados com sensores que podem medir a atividade elétrica da parte restante do membro e responder de acordo. Trabalhar com essas próteses requer prática sólida e elas ainda permanecem desconfortáveis.

Este ano, O'Connell-Poncos participou do novo programa médico. Ela foi convidada a testar um novo tipo de prótese que pode detectar até mesmo um sinal muito fraco de terminações nervosas, não apenas músculos. Projetado pela empresa de dentadurasCoapt . Este é um sistema biônico que realiza quase todos os movimentos naturais que o proprietário da prótese apenas pensou.


A nova prótese permite que você faça movimentos complexos que são sincronizados com o movimento da outra mão. Acima, a dona da novidade mostrou que agora pode amarrar o cabelo em um rabo de cavalo, sem problemas.

A Coapt entrou no mercado em 2013. Agora, cerca de 200 pessoas usam suas próteses. A prótese é controlada usando o sistema de computador embutido, que analisa os sinais elétricos recebidos dos músculos e transmite para a parte mecânica da prótese.

A diferença entre esta prótese e outros sistemas é a capacidade de reconhecer sinais para cada movimento específico. Os desenvolvedores de próteses comparam um sistema mioelétrico convencional com um sistema de áudio. Segundo eles, esse sistema só pode determinar o volume da música, mas não reconhece músicas individuais. O mesmo acontece com as próteses comuns - elas percebem o sinal, mas não distinguem por qual movimento o sinal é responsável.

A nova prótese, no entanto, “entende” que esse sinal elétrico deve ser ativado pelos dedos, e este - pelo pulso. Como resultado, o braço protético funciona de acordo com os pensamentos do usuário. Se ele decidisse pegar algo na mão, a prótese responderia automaticamente ao sinal. Se o proprietário da prótese deseja corrigir o cabelo, o sistema cumpre a intenção do proprietário. Como mencionado acima, o dispositivo da Coapt atua de forma síncrona com o outro membro, para que você possa executar ações coordenadas com a mão nativa e artificial.

Em breve, a Coapt lançará uma prótese mais avançada da segunda geração. Este ano, a empresa recebeu o direito de usar a tecnologia desenvolvida na Universidade de Purdue.. Permite ler sinais elétricos diretamente da pele, convertendo-os em comandos do sistema mecânico da prótese.

A Coapt não é a única empresa que desenvolve próteses biônicas complexas que respondem à intenção de uma pessoa de fazer alguma coisa. Há pouco tempo, uma complexa prótese foi recebida da DARPA por Melissa Loomis, que mora em Canton (Ohio, EUA).


Diferentemente do sistema anterior, essa prótese não apenas responde a um impulso mental à ação. A pessoa que usou o desenvolvimento da DARPA pode até sentir um toque no assunto. Loomis sente quatro dos cinco dedos da mão artificial e também uma palma da mão.

A prótese em si consiste em duas partes: um transceptor conectado às terminações nervosas do ombro da mulher e a prótese em si com um receptor de sinal. Assim que Loomis decide mover seu membro, o receptor capta os sinais nas terminações nervosas, decodifica-os e os passa para a prótese. A prótese biônica responde adequadamente, ativando um ou outro sistema servo. Resultado - a mão artificial se move.

Para trabalhar com a prótese DARPA, foi necessário implantar cerca de 100 contatos diferentes no ombro que conectam as terminações nervosas do ombro com um transceptor e vários sensores de temperatura.

Outra prótese biônica testada no ano passado lida com escadas. Foi desenvolvido em um laboratório de pesquisa no Rehab Institute, em Chicago. A perna protética determina automaticamente o tipo de ação que o proprietário da perna protética está prestes a executar.

Para isso, o sistema de prótese computacional lê sinais eletromiográficos usando eletrodos localizados em cada um dos 9 músculos residuais do membro restante. Depois disso, 13 sensores mecânicos são integrados à prótese. Um algoritmo especial reconhece sinais, analisa padrões e o sistema começa a agir com base na situação.



No ano passado, foi introduzida outra perna protética, chamada MyoElectric Sensor (IMES) .

Especialistas que trabalham em próteses biônicas complexas afirmam que o principal obstáculo à criação de sistemas mais avançados desse tipo não é de modo algum a complexidade das partes mecânicas e eletrônicas da prótese. O principal problema é a leitura dos sinais que o cérebro emite. Por exemplo, se uma pessoa quer levantar a mão, cerca de 500 milhões de neurônios são ativados em seu cérebro. Os cientistas podem receber e analisar o sinal simultâneo de no máximo várias centenas desses neurônios. "Temos muita coisa em mente, mas existem muito poucas ferramentas disponíveis para analisar tudo isso", diz o professor McLaughlin, um dos membros do projeto Modular Prosthetic Limb (MPL).

Até os sistemas mais avançados, como o MPL ou a prótese Coapt, usam um conjunto de movimentos predefinidos. Por exemplo, apontar com o dedo, cerrar o punho, trabalhar com uma escova e outros movimentos tem apenas 6 a 8. Uma mão comum é muito mais funcional do que qualquer uma das dentaduras modernas mais avançadas. Mas todos os meses existem sistemas novos, mais complexos e avançados. Portanto, antes do surgimento de um braço mecânico completo, talvez não haja muito tempo.

Source: https://habr.com/ru/post/pt397861/