[ rtcg.me ]

BIONIČKA TEHNOLOGIJA

Proteza kao sastavni dio tijela

Neočekivano otkriće povratnih informacija o temperaturi dovelo je do nove bioničke tehnologije koja omogućuje osobama s amputacijom da osjete temperaturu objekata – toplih i hladnih - direktno u fantomskoj ruci. Tehnologija otvara nove puteve za neinvazivnu protetiku.

"Kad rukom dodirnem panj, osjećam trnce u amputiranoj ruci, fantomskoj ruci. Ali, osjećaj promjene temperature je druga stvar, nešto važno... nešto lijepo", kaže Frančeska Rosi.

Frančeski je amputacija izvršena u Bolonji. Nedavno je učestvovala u istraživanju kako bi testirala učinke povratne informacije o temperaturi, direktno na koži ostatka ruke. Ona je jedna od 17 pacijenata koji su osjetili promjenu temperature u “fantomskoj ruci” zahvaljujući novoj EPFL tehnologiji. Što je još važnije, kaže da se osjeća ponovo povezano s amputiranom rukom.

"Povratne informacije o temperaturi lijep su osjećaj, jer u potpunosti osjećate fantomsku ruku. Imate osjećaj da vam se ekstremitet vratio", nastavlja Rosi. Istraživači Silvestro Micera i Soleman Šokur željeli su uključiti nove čulne povratne informacije u protetske udove za pružanje realističnijeg dodira osobama s amputacijom, a njihova najnovija studija fokusirana je na temperaturu. Otkrili su povratne informacije o temperaturi koje daleko nadmašuju njihova očekivanja.

Ako stavite nešto toplo ili hladno na podlakticu zdrave osobe, ona će osjetiti temperaturu objekta lokalno, direktno na podlaktici. Ali, kod osoba s amputacijom, taj temperaturni osjećaj na ostatku ruke može se osjetiti u fantomu izgubljene ruke.

Pružajući povratne informacije o temperaturi neinvazivno, putem toplotnih elektroda (termoda) postavljenih uz kožu na amputiranoj ruci, pacijenti, poput Frančeske Rosi, prijavljuju osjećaj temperature u svom fantomskom ekstremitetu. Mogu osjetiti je li predmet vruć ili hladan i mogu reći dodiruju li bakar, plastiku ili staklo. U saradnji EPFL-a, Santa Ana - Školi za napredne studije (SSSA) i Centra Protesi Inail, tehnologija je uspješno testirana na 17 od 27 pacijenata. Rezultati su objavljeni u Sajensu, prenosi Sajens Dejli.

"Od posebne je važnosti da pacijent fantomske toplotne osjećaje percipira kao slične toplotnim osjećajima koje doživljava njihova netaknuta ruka", objašnjava Šokur, viši naučnik EPFL-a, neuroinženjer koji je bio koautor studije.

Put prema realističnom bioničkom dodiru

Projekcija osjećaja temperature u fantomski ekstremitet dovela je do razvoja nove bioničke tehnologije, koja protezu snabdijeva neinvazivnim povratnim informacijama o temperaturi koje omogućavaju osobama s amputacijom da razlikuju šta dodiruju.

"Povratne informacije o temperaturi ključne su za prenošenje informacija koje nadilaze dodir. Mi smo društvena bića i toplota je važan dio toga", kaže Micera, predsjednica Fondacije Bertareli za translacijski neuroinženjering, profesorica na EPFL-u i SSSA-i koja je takođe bila koautorka studije. "Prvi put, nakon dugogodišnjeg istraživanja u mojoj laboratoriji, koje pokazuje da se informacije o dodiru i položaju mogu uspješno prenijeti, predviđamo mogućnost vraćanja svih vrsta osjećaja koje nečija prirodna ruka može omogućiti."

Povratne informacije o temperaturi, od dobrobiti do protetike

Prije nekoliko godina, Micera i Šokur dobili su podršku za sistem koji bi mogao pružiti povratne informacije o temperaturi kroz kožu zdravih ispitanika, takođe razvijen u EPFL-u, a prihvaćen od strane Metafiziksa.

U Metafiziksu razvijaju neuro-haptičku tehnologiju, MetaTač, koja povezuje tijelo s digitalnim svjetovima. MetaTač kombinuje povratne informacije o dodiru i temperaturi.
"Taj proboj naglašava moć haptike za poboljšanje medicinskih stanja i poboljšanje kvaliteta života osoba s invaliditetom", kaže Simon Galo, suosnivač i rukovodilac tehnologije u Metafiziksu.
EPFL neuroinženjeri koristili su MetaTač koji pruža toplotne povratne informacije direktno na kožu korisnika. Tim su uređajem otkrili toplotne fantomske senzacije i naknadno ga testirali na 27 osoba s amputacijom.

Minitač prototip i testovi

Za studiju su Šokur i Micera razvili MiniTač, uređaj koji pruža toplotne povratne informacije i posebno je ugrađen za integraciju u prenosne uređaje poput protetike. MiniTač se sastoji od tankog, prenosnog senzora koji se može postaviti preko protetskog prsta. Senzor prsta otkriva toplotne informacije o predmetu koji se dodiruje, tačnije toplotnoj provodljivosti objekta. Ako je objekt metalni, prirodno će provoditi više toplote ili hladnoće nego, na primjer, plastični. Termoda, ona koja je u dodiru s kožom amputirane ruke, zagrijava se ili hladi, prenoseći temperaturni profil predmeta koji dodiruje senzor prsta.

"Kada smo predstavili mogućnost povratka osjećaja temperature na fantomskom ekstremitetu ili mogućnost da osjetimo kontakt s različitim materijalima, dobili smo mnogo pozitivnih povratnih informacija. I na kraju smo uspjeli angažovati više od 25 dobrovoljaca u manje od dvije godine", kaže Federiko Morosato koji je bio odgovoran za organizaciju kliničkog aspekta ispitivanja u Centro Protesi Inail.

Naučnici su otkrili da mala područja kože na rezidualnoj ruci projektuju osjećaje na određene dijelove fantomske ruke, poput palca ili vrha kažiprsta. Kao što se i očekivalo, otkrili su da je mapiranje temperaturnih osjećaja između preostalog dijela i cijele projektovane fantomske ruke jedinstveno za svakog pacijenta.

Bionička protetika za popravak ljudskog tijela

Prije gotovo deset godina, Micera i kolege dali su čulne povratne informacije u stvarnom vremenu o predmetima koji se dodiruju. Nastavili su poboljšavati razlikovanje dodira pružajući povratne informacije o teksturi i položaju objekta na pouzdan način. Štaviše, otkrili su da amputirani počinju usvajati svoju protetsku ruku, ako im se pruži senzorna povratna informacija direktno u njihov netaknuti živčani sistem.

Dodatni osjećaj povratne informacije o temperaturi još je jedan korak prema izgradnji bioničke protetike za popravak ljudskog tijela. Fino podešavanje temperaturnih osjećaja i njihovo integrisanje u prenosivi uređaj koji se može mapirati svakom pacijentu, neki su od sljedećih koraka.

Preveo i priredio: S. Đurđić