Новое и
полезное

Смартфонная технология для улучшения протезов конечностей

Потеря конечностей может стать весьма серьезной проблемой, и хотя электрические протезы могут служить заменой утраченной руки, известно, что ими очень трудно управлять, и они никогда не смогут стать равноценной заменой нормальных функций. Исследователи из Норвежского университета науки и технологии (NTNU) работают над улучшением этой ситуации с помощью применения смартфонной технологии. Технология, называемая акселерометром, улучшает чувство ориентации искусственной конечности пользователя, и таким образом облегчает управление ею.

Акселерометр служит для определения изменений гравитации или скорости и позволяет прибору определять свою ориентацию. Акселерометры стоят относительно недорого и широко используются в различных устройствах – от видеопультов до смартфонов. Например, в смартфоне акселерометр помогает определить, хотите ли вы просмотреть фотографию в альбомной или портретной ориентации. Авторы работы показали, что при использовании акселерометра в протезе руки пользователю легче определить точное положение протеза в пространстве, а следовательно, легче управлять искусственной конечностью.

Первые электрические протезы появились в 1940-х гг, и с тех пор был достигнут существенный технологический прогресс в этой области. Но, несмотря на это, современные протезы сохраняют ту же базовую конструкцию, что и их предшественники – механическая рука, способная к захвату. Иногда рука может совершать обороты в области запястья. Пациент управляет протезом, совершая мышечные движения, которые посылают наружу что-то вроде электрического сигнала. Электроды, расположенные на поверхности кожи, распознают эти «миоэлектрические» сигналы и преобразуют их в движения, используя микропроцессор и мотор. Активация определенных групп мышц приводит к определенному движению, такому как разжимание или сжимание кулака или поворот запястья.

Для освоения этих движений требуется длительная практика – у пациентов без практики искусственная рука совершает неверные движения примерно в 30% случаев. Пациентам обеспечивают интенсивные тренировки при нахождении в клинике, но по возвращении домой они сталкиваются с проблемами. Простейшие задачи, например, взять чашку чая, могут оказаться трудными для выполнения. Если попытаться сделать это из ранее не практиковавшегося положения, то мышцы начинают посылать протезу непонятные сигналы, с которыми он еще не сталкивался. Это часто ведет к тому, что протез выполняет движение, противоположное тому, что от него ожидает пациент, и чашка падает на пол. Акселерометр должен компенсировать эти непонятные сигналы, снижая вероятность неудачных движений.

Исследователи надеются, что их изобретение поможет улучшить жизнь людей, потерявших конечности. Однако они подчеркивают, что необходимость в адекватных тренировках для пользователей протезов сохраняется. Было показано, что комбинация тренировок с применением акселерометра позволяют снизить частоту неверных движений с 30 до 5%. Планируется, что более функциональные протезы могут появиться на рынке уже через пару лет.