Ερευνητές του ΜΙΤ κατασκεύασαν βιονικό γόνατο που ενσωματώνεται στο σώμα σαν αληθινό άκρο

Σε μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science μια ομάδα ερευνητών από το MIT ανέπτυξε ένα επαναστατικό βιονικό πόδι που ενσωματώνεται τόσο φυσικά στο ανθρώπινο σώμα, ώστε όσοι το δοκίμασαν το αισθάνθηκαν ως κομμάτι του σώματός τους. Στις πρώτες δοκιμές, οι συμμετέχοντες στη μελέτη κινούνταν με μεγαλύτερη άνεση και ταχύτητα σε σχέση με τα συμβατικά προσθετικά άκρα, ξεπερνούσαν εμπόδια με φυσικότητα και δήλωσαν ότι ένιωσαν πως το τεχνητό μέλος ήταν πραγματικά δικό τους.

Η τεχνολογία που κάνει το μέλος να δίνει την αίσθηση κανονικού ποδιού 

Όπως διαβάζουμε στο ZME Science, το νέο προσθετικό δεν είναι απλώς μια μηχανική κατασκευή. Αντιθέτως, βασίζεται σε μια πρωτοποριακή προσέγγιση που το καθιστά αναπόσπαστο μέρος του ανθρώπινου σώματος. Το σύστημα ονομάζεται osseointegrated mechanoneural prosthesis (OMP) και στόχος του είναι όχι μόνο να αποκαταστήσει την κίνηση, αλλά και να επαναφέρει την αίσθηση πραγματικού ποδιού.

Τα συμβατικά προσθετικά μέλη  χρησιμοποιούν θήκες που αγκαλιάζουν το υπόλοιπο του άκρου. Αυτές συχνά προκαλούν ερεθισμούς, μολύνσεις και αστάθεια. Επιπλέον, δεν επικοινωνούν με το νευρικό σύστημα, με αποτέλεσμα ο χρήστης να νιώθει την απουσία του ποδιού του. Το OMP αλλάζει τα δεδομένα, αξιοποιώντας μια χειρουργική τεχνική που επανασυνδέει ζεύγη μυών στο ακρωτηριασμένο μέλος, αποκαθιστώντας την επικοινωνία με τον εγκέφαλο.

Με αυτή τη μέθοδο, οι μυϊκές ομάδες που συνήθως κόβονται κατά την ακρωτηρίαση ενώνονται ξανά, επιτρέποντάς τους να λειτουργούν δυναμικά. Αυτό ενισχύει την μετάδοση σημάτων προς τον εγκέφαλο, δίνοντας στον χρήστη αίσθηση κίνησης και παρουσίας του μέλους. Παράλληλα, οι μυϊκές συσπάσεις παράγουν ηλεκτρικά σήματα που αξιοποιούνται για τον έλεγχο της ρομποτικής λειτουργίας.

Ένα ακόμη στοιχείο-κλειδί της τεχνολογίας είναι μια ράβδος από τιτάνιο που εμφυτεύεται απευθείας στο μηριαίο οστό. Αυτή αντικαθιστά την ανάγκη για θήκες και προσφέρει σταθερή στήριξη, όπως ένα φυσικό κόκκαλο στηρίζει το σώμα. Η ράβδος περιέχει 16 καλώδια που συνδέονται με ηλεκτρόδια στους μυς, τα οποία συλλέγουν νευρικά σήματα και τα στέλνουν σε έναν ειδικά σχεδιασμένο μικροϋπολογιστή που ρυθμίζει την κίνηση του γονάτου.

Το ρομποτικό γόνατο που φορτίζει το σκελετό 

Όλα τα μέρη του συστήματος λειτουργούν αρμονικά: οι μυς, τα νεύρα, το κόκαλο, το εμφύτευμα και το ρομποτικό εξάρτημα επιτρέπουν κίνηση που ανταποκρίνεται άμεσα στις εντολές του εγκεφάλου. Σε αντίθεση με τις θήκες που ασκούν πίεση σε μαλακούς ιστούς και προκαλούν ενοχλήσεις, το OMP μεταφέρει την δύναμη κατευθείαν τον σκελετό, εκεί όπου κανονικά μεταφέρεται το βάρος.

Για να αξιολογήσουν την αποτελεσματικότητα της τεχνολογίας, οι ερευνητές συνεργάστηκαν με 17 συμμετέχοντες. Δύο είχαν τόσο σύνδεση όσο και το εμφύτευμα στο κόκαλο, οκτώ είχαν μόνο τη μυϊκή σύνδεση και επτά δεν είχαν καμία από τις δύο παρεμβάσεις. Όλοι χρησιμοποίησαν το ίδιο πειραματικό ρομποτικό γόνατο. Στα τεστ κίνησης, οι συμμετέχοντες με το πλήρες OMP σύστημα είχαν ξεκάθαρα καλύτερη απόδοση.

Το πιο αξιοσημείωτο όμως δεν ήταν η ταχύτητα ή η ακρίβεια, αλλά η αίσθηση του μέλους. Όσοι είχαν το OMP δήλωσαν ότι ένιωθαν το προσθετικό ως φυσική προέκταση του σώματός τους – όχι απλώς σαν εργαλείο, αλλά σαν να ήταν πραγματικό πόδι. Όσο πιο καλά ενσωματωμένη ήταν η πρόθεση, τόσο περισσότερο οι χρήστες την ένιωθαν κομμάτι του εαυτού τους.

Η συγκεκριμένη προσέγγιση έχει τη δύναμη να αλλάξει εντελώς τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται οι προθέσεις. Δεν μιλάμε πια για εξωτερικά βοηθήματα αλλά για συστήματα πλήρους ενσωμάτωσης με το ανθρώπινο σώμα. Για τους ακρωτηριασμένους, αυτό σημαίνει κάτι περισσότερο από απλή βελτίωση της κίνησης: σημαίνει την επιστροφή της αίσθησης του ποδιού.

Το επόμενο βήμα για τη βιονική τεχνολογία

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι η δοκιμή του OMP σε μεγαλύτερη ομάδα ανθρώπων και η έγκριση από τις ρυθμιστικές αρχές. Η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει χρόνια, αλλά τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν ότι αξίζει κάθε λεπτό αναμονής.