Чувствительный протез позволяет чувствовать тепло и холод в отсутствующей руке
По словам команды ученых, стоящих за инновацией, впервые в функционирующем протезе конечности было реализовано естественное ощущение температуры. Устройство под названием MiniTouch может быть интегрировано в любой коммерческий протез без необходимости хирургического вмешательства и восстанавливает более человечное прикосновение, которое многие считают навсегда утраченным после ампутации. Исследование опубликовано в журнале Med.
Для 57-летнего пользователя-испытателя Фабрицио, которому более трех десятилетий назад ампутировали запястье, его первый опыт работы с новым устройством оказался впечатляющим.
«Когда один из исследователей поместил датчик на свое тело, я своей фантомной рукой почувствовал тепло другого человека. «Для меня это была очень сильная эмоция, это было похоже на возобновление связи с кем-то», — сказал Фабрицио.
Но есть и практическая польза. Наш мозг постоянно полагается на сенсорную обратную связь, когда мы ориентируемся в окружающей среде. Ощущение температуры — важная часть нашего осязания, но, по словам одного из ведущих авторов исследования Сильвестро Мичеры, это также «один из последних этапов восстановления чувствительности роботизированных рук».
Мицера добавил в другом заявлении: «Впервые мы действительно близки к тому, чтобы вернуть полную палитру ощущений людям с ампутированными конечностями».
В ходе испытаний Фабрицио смог использовать MiniTouch для сортировки объектов разной температуры. Когда ему представили три одинаковые бутылки с холодной, прохладной и горячей водой соответственно, MiniTouch позволил ему отличить их со 100-процентной точностью, по сравнению с 33 процентами без устройства. Столь же впечатляющие результаты были получены, когда Фабрицио было поручено сортировать металлические кубики разной температуры.
MiniTouch работает, передавая тепловую информацию, которую он воспринимает, от кончиков пальцев протеза к нервам оставшейся руки человека с ампутированной конечностью. Поскольку оно совместимо с коммерческими протезами, нет необходимости создавать совершенно новое специализированное устройство, чтобы пользователи могли начать пожинать плоды.
Когда Фабрицио завязали глаза и попросили отличить человеческую руку от протезной, MiniTouch повысил точность его точности с 60 до 80 процентов. Но оно все еще не было идеальным, и исследователи полагают, что это связано с тем, что ощущение мягкости и текстуры кожи оставалось ограниченным.
«Когда вы достигаете определенного уровня ловкости с роботизированными руками, вам действительно нужна сенсорная обратная связь, чтобы действительно иметь возможность использовать роботизированную руку в полной мере», — сказал соавтор Солайман Шокур. «Наша цель сейчас — разработать мультимодальную систему, которая объединяет сенсорные, проприоцептивные и температурные ощущения. С помощью такой системы люди смогут сказать вам: «Это мягкое и горячее» или «Это твердое и холодное».
После этого тестирования, которое последовало за многообещающими предыдущими результатами, ученые заявляют, что их устройство готово к работе с технической точки зрения. Однако, прежде чем он станет доступным для клинического использования, потребуются дополнительные испытания на безопасность и другие улучшения. В будущем мы можем увидеть, как MiniTouch будет комбинировать входные данные из нескольких точек протеза конечности, например, позволяя людям чувствовать прикосновение тыльной стороной руки.
Технология протезирования возникла на удивление давно, но она постоянно совершенствуется – даже наши друзья-животные могут принять в ней участие. Команда надеется, что MiniTouch станет изящным решением одной из постоянных проблем, связанных с устройствами такого типа.
«Это исследование прокладывает путь к созданию более естественных протезов рук, которые восстанавливают полный спектр ощущений, предлагая людям с ампутированными конечностями более богатое и естественное восприятие тактильного мира», — заключил Мицера.