به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تلاش‌ها برای بازیابی بدن پس از قطع عضو، قرن‌هاست که رواج داشته است. رویکردهای معمول بر بهبودهای مکانیکی تکراری تأکید داشته‌اند که ناشی از مشکلات و ناسازگاری‌های فرهنگی مرتبط با جراحی‌های اصلاحی بوده است. امروزه، پیشرفته‌ترین پروتزهای اندام تحتانی موجود در بازار، هنوز از نظر فیزیکی از بدن جدا هستند و تنها قادر به الگوهای راه رفتن تکراری و حرکات از پیش برنامه‌ریزی شده می‌باشند. اخیرا محققان یک زانوی بیونیک جدید توسعه داده‌اند که می‌تواند به افراد دارای قطع عضو بالای زانو کمک کند تا سریع‌تر راه بروند، از پله‌ها بالا بروند و راحت‌تر از پروتزهای سنتی از موانع اجتناب کنند. برخلاف پروتزهایی که در آنها اندام باقیمانده درون یک سوکت قرار می‌گیرد، سیستم جدید مستقیماً با عضله و بافت استخوانی کاربر ادغام می‌شود. این امر باعث ثبات بیشتر و کنترل بسیار بیشتر کاربر بر حرکت پروتز می‌شود. شرکت‌کنندگان در یک مطالعه بالینی کوچک همچنین گزارش دادند که اندام در مقایسه با افرادی که قطع عضو سنتی بالای زانو داشتند، بیشتر شبیه بخشی از بدن خودشان احساس می‌شود. یک پروتز که با بافت ادغام شده است به استخوان متصل شده و مستقیماً توسط سیستم عصبی کنترل می‌شود که صرفاً یک دستگاه بی‌جان و جداگانه نیست، بلکه سیستمی است که با دقت در فیزیولوژی انسان ادغام شده و سطح بالاتری از تجسم پروتزی را ارائه می‌دهد. این صرفاً ابزاری نیست که انسان از آن استفاده می‌کند، بلکه بخش جدایی‌ناپذیری از خود است.

کنترل بهتر

در طول چند سال گذشته، این تیم تحقیقاتی روی پروتزهای جدیدی کار کرده است که می‌توانند اطلاعات عصبی را از عضلات باقی مانده پس از قطع عضو استخراج کنند و از آن اطلاعات برای هدایت اندام مصنوعی استفاده کنند. در طول قطع عضو سنتی، جفت عضلاتی که به نوبت کشیده و منقبض می‌شوند، معمولاً قطع می‌شوند و رابطه طبیعی آگونیست آنتاگونیست عضلات را مختل می‌کنند. این اختلال، حس کردن موقعیت عضله و سرعت انقباض آن را برای سیستم عصبی بسیار دشوار می‌کند.

حس تجسم

محققان این مطالعه علاوه بر آزمایش راه رفتن و سایر حرکات، سوالاتی را نیز پرسیدند که برای ارزیابی حس تجسم شرکت‌کنندگان طراحی شده بود. یعنی اینکه اندام مصنوعی آنها تا چه حد مانند بخشی از بدن خودشان احساس می‌شود. سوالات شامل این بود که آیا بیماران احساس می‌کنند دو پا دارند، آیا احساس می‌کنند پروتز بخشی از بدن آنهاست و آیا احساس می‌کنند پروتز را کنترل می‌کنند. هر سوال برای ارزیابی احساس عاملیت، مالکیت دستگاه و نمایش بدن شرکت‌کنندگان طراحی شده بود. محققان دریافتند که با ادامه مطالعه، دو شرکت‌کننده با OMP افزایش بسیار بیشتری در احساس عاملیت و مالکیت خود نسبت به سایر افراد نشان دادند. دلیل دیگر اهمیت این مقاله این است که به این سوالات تجسم می‌پردازد و پیشرفت‌های زیادی را در آن احساس تجسم نشان می‌دهد. مهم نیست که سیستم‌های هوش مصنوعی یک پروتز رباتیک را چقدر پیچیده بسازید، همچنان برای کاربر مانند یک ابزار، مانند یک دستگاه خارجی، احساس خواهد شد. اما با این رویکرد یکپارچه با بافت، وقتی از کاربر انسانی می‌پرسید که بدنش چیست، هرچه بیشتر یکپارچه شود، بیشتر می‌گوید که پروتز در واقع بخشی از خودش است. روش AMI اکنون به طور معمول روی بیماران قطع عضو زیر زانو در بیمارستان زنان بریگهام انجام می‌شود و سرپرست این مطالعه انتظار دارد که به زودی به استانداردی برای قطع عضو بالای زانو نیز تبدیل شود. سیستم OMP ترکیبی برای دریافت تأییدیه FDA برای استفاده تجاری به آزمایش‌های بالینی بزرگتری نیاز دارد که هر انتظار دارد حدود پنج سال طول بکشد. با استفاده از رویکرد جراحی جدید توسعه یافته توسط هر و همکارانش، که به عنوان رابط میونورونال آگونیست-آنتاگونیست (AMI) شناخته می‌شود، جفت‌های عضلانی در طول جراحی دوباره به هم متصل می‌شوند تا همچنان به صورت پویا در اندام باقیمانده با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این بازخورد حسی به فرد استفاده کننده از پروتز کمک می‌کند تا تصمیم بگیرد که چگونه اندام را حرکت دهد و همچنین سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کند که می‌توانند برای کنترل اندام مصنوعی استفاده شوند. در یک مطالعه در سال 2024، محققان نشان دادند که افراد دارای قطع عضو زیر زانو که تحت عمل جراحی AMI قرار گرفته‌اند، می‌توانند سریع‌تر راه بروند و بسیار طبیعی‌تر از افراد دارای قطع عضو زیر زانو، از موانع عبور کنند. در مطالعه جدید، محققان این رویکرد را برای خدمت‌رسانی بهتر به افراد دارای قطع عضو بالای زانو گسترش دادند. آنها می‌خواستند سیستمی ایجاد کنند که نه تنها بتواند سیگنال‌های عضلات را با استفاده از AMI بخواند، بلکه در استخوان نیز ادغام شود و پایداری بیشتر و بازخورد حسی بهتری ارائه دهد. برای دستیابی به این هدف، محققان روشی را برای قرار دادن یک میله تیتانیومی در استخوان ران باقیمانده در محل قطع عضو ایجاد کردند. این ایمپلنت امکان کنترل مکانیکی و تحمل بار بهتری نسبت به پروتز سنتی فراهم می‌کند. علاوه بر این، ایمپلنت حاوی 16 سیم است که اطلاعات را از الکترودهای واقع در عضلات AMI در داخل بدن جمع‌آوری می‌کند، که انتقال دقیق‌تر سیگنال‌های دریافتی از عضلات را ممکن می‌سازد. این سیستم یکپارچه با استخوان، که به عنوان e-OPRA شناخته می‌شود، سیگنال‌های AMI را به یک کنترل‌کننده رباتیک جدید که به طور خاص برای این مطالعه توسعه داده شده است، منتقل می‌کند. کنترل‌کننده از این اطلاعات برای محاسبه گشتاور لازم برای حرکت پروتز به روشی که کاربر می‌خواهد حرکت کند، استفاده می‌کند. طبق گفته محققان، همه قسمت‌ها با هم کار می‌کنند تا اطلاعات بهتر به داخل و خارج از بدن منتقل شوند و از نظر مکانیکی با دستگاه بهتر ارتباط برقرار کنند. این سیستم مستقیماً اسکلت را بارگذاری می‌کند و بخشی از بدن است که قرار است بارگذاری شود، برخلاف استفاده از سوکت‌ها که ناراحت‌کننده است و می‌تواند منجر به عفونت‌های مکرر پوست شود. در این مطالعه، دو نفر سیستم ترکیبی AMI و e-OPRA را که به عنوان پروتز مکانیکی عصبی یکپارچه با استخوان (OMP) شناخته می‌شود، دریافت کردند. این کاربران با هشت نفر که جراحی AMI داشتند اما ایمپلنت e-OPRA نداشتند و هفت نفر که نه AMI داشتند و نه e-OPRA، مقایسه شدند. همه افراد به نوبت از پروتز زانوی برقی آزمایشی که توسط آزمایشگاه ساخته شده بود، استفاده کردند. محققان توانایی شرکت‌کنندگان را در انجام چندین نوع کار، از جمله خم کردن زانو به زاویه مشخص، بالا رفتن از پله‌ها و عبور از موانع، اندازه‌گیری کردند. در بیشتر این کارها، کاربرانی که سیستم OMP داشتند، عملکرد بهتری نسبت به افرادی که جراحی AMI داشتند اما ایمپلنت e-OPRA نداشتند، و بسیار بهتر از کاربران پروتزهای سنتی داشتند.

پایان مطلب./