REVOLUTSIOON ⟩ Itaalia nupumehed meisterdasid valmis vaid magneteil töötava käeproteesi

Danieli allesjäänud käeossa on implanteeritud magnetid, mille abil ta juhibki oma käeproteesi – ei mingeid juhtmeid ega mootoreid. Foto: Scuola Superiore Sant'Anna

Uuenduslik projekt, mida juhtis Scuola Superiore Sant'Anna biorobootika instituudi teadusrühm Pisast, annab kasutajatele täpse haardejõu kontrolli ja võimaldab käsitleda õrnu esemeid.

Proteeskäsi töötab ilma juhtmete või elektriühendusteta, kasutades ainult magneteid ja lihaseid sõrmede liikumise juhtimiseks. See võimaldab kasutajatel sooritada igapäevaseid ülesandeid, nagu purkide avamine, kruvikeerajate kasutamine ja müntide korjamine.

Oleme lõpuks välja töötanud funktsionaalse proteesi, mis vastab käe kaotanud inimese vajadustele, selgitas Scuola Superiore Sant'Anna biorobootika instituudi professor Christian Cipriani.

Magnetitel põhinevad proteesid

Scuola Superiore Sant'Anna teadlased uurivad müokineetilist kontrolli, et täiustada proteese, implanteerides lihastesse väikseid magneteid, mis tõlgendavad motoorseid kavatsusi.

Euroopa Komisjoni rahastatud uuenduslik liides võimaldab amputeeritud käe järelejäänud lihaste liigutuste abil juhtida robotkätt. Kui lihased tõmbuvad kokku, liiguvad magnetid, käivitades algoritmi, mis juhendab proteesi sõrmi liigutama.

Randmel on 20 lihast, millest paljud kontrollivad käeliigutusi. Paljud inimesed, kes on kaotanud käe, tunnevad seda endiselt, justkui see oleks alles, ning järelejäänud lihased liiguvad vastusena ajus saadud käskudele, selgitas Cipriani.

Eksperimentaalsetes testides suudeti robotproteesiga edukalt plasttassi haarata ja tõsta. Teadlased kaardistasid liigutused, et suunata robotkäe sõrmi, ning muutsid need signaalideks. Magnetitel on loomulik magnetväli, mis on ruumis kergesti lokaliseeritav. Unikaalne algoritm muudab magneti liikumise, mis toimub lihase kokkutõmbumise ajal, konkreetseks käsuks robotkäele.

Esimene patsient, 34-aastane itaallane Daniel kasutas proteesi kuus nädalat ning tal õnnestus edukalt testida implantaati, mis oli integreeritud Mia-Hand robotkäega.

Magnetid võimaldavad osavust

Daniel, kes kaotas oma vasaku käe 2022. aastal, sai esimeseks patsiendiks, kes testis uut proteesi, kasutades implanteeritud magneteid.

2023. aasta aprillis paigaldasid Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana kirurgid edukalt magnetid, mis võimaldasid Danielil oma järelejäänud lihastega proteesi juhtida. Operatsioon nõudis armistumise tõttu eelnevat täpset pildistamist, et tuvastada elujõulised lihased, ning kohandusi operatsiooni ajal.

Danieli kätte sisestati kuus magnetit. Interdistsiplinaarne professionaalide ja kirurgide meeskond leidis ja eraldas vajadusel vastava lihase, paigutas magneti ning suunas magnetvälja õiges suunas.

«Et lihtsustada ühendust järelejäänud käe ja robotkäe vahel, kuhu magnetid olid paigaldatud, tegime süsinikkiust proteesipesa, mis sisaldab elektroonilist süsteemi magnetite liikumise lokaliseerimiseks,» selgitas Cipriani.

Teadlaste sõnul ületasid katsetuste tulemused kõige optimistlikumaidki ootusi. Daniel demonstreeris võimet liigutada oma sõrmi, haarata ja liigutada erineva kujuga esemeid ning täita igapäevaseid ülesandeid, nagu purkide avamine, kruvikeerajate kasutamine, noaga lõikamine ja lukkude kinnitõmbamine. Samuti suutis ta õrnade objektide käsitlemisel reguleerida oma haardejõudu.

Allikas: Interesting Engineering