Pierwsza na świecie proteza sterowana myślą

Technologia, którą testuje Vawter rozwijana jest głównie z myślą o amerykańskich żołnierzach, którzy tracą kończyny i już w młodym wieku zostają kalekami. Wojsko przeznaczyło 8 milionów dolarów na opracowanie nowych protez. Zac Vawter miał sporo szczęścia - lekarz, który amputował mu nogę szukał odpowiednich kandydatów do testowania najnowszej technologii i wybrał Zaka. Nawet jako tester, nie może on nosić najnowszego wynalazku nieustannie - bioniczna proteza udostępniana jest jedynie co kilka miesięcy, maksymalnie na tydzień.

Mimo tak krótkich okresów z bioniczną technologią, Vawter zachwala jej zalety. Większość protez, to właściwie zamocowany na sprężynach wspornik ułatwiający chodzenie. Bardziej zaawansowane modele to zrobotyzowane protezy, które posiadają szereg serwomechanizmów, czujników i wbudowane oprogramowanie sterujące, które zarządza pracą siłowników, dodatkowo ułatwiając poruszanie się. W porównaniu nawet z zaawansowanymi modelami, sterowana myślą bioniczna proteza jest prawdziwym wytworem przyszłości. Nowa noga umożliwia płynne przechodzenie z pozycji stojącej do siedzącej, a wszystko jest tak naturalne, jakby inwalida korzystał z prawdziwej nogi. Vawter przyznaje, że największy postęp widać podczas wchodzenia po schodach. Korzystając ze "starej" protezy przy każdym wchodzeniu na stopień, najpierw stawia na nim zdrową nogę, a dopiero potem podnosi tę z protezą. Stosując model bioniczny pacjent wchodzi po schodach noga za nogą. Naukowcy mówią, że gdyby nie dźwięk pracujących serwomechanizmów, nikt nie zorientowałby
się, że Zac ma sztuczną nogę. Tester nowego wynalazku żartuje, że jedyne czego nie może to grać w koszykówkę... jeszcze.

Dojście do takiego zaawansowania nie było jednak proste. Najpierw badacze musieli zrekonstruować naturalny proces przesyłania sygnałów między nerwami, a mózgiem oraz zadbać, by były one "rozłączane", gdy pacjent nie nosi protezy. Okazuje się, że sygnał z mózgu, który karze naszej nodze się poruszać przebiega przez rdzeń kręgowy, przez nerwy, do mięśni i pozostaje nienaruszony aż do miejsca amputacji. Naukowcy wykorzystali ten fakt i "przekierowali" sygnały z dwóch przerwanych w wyniku amputacji nerwów do mięśnia z tyłu nogi. Efekt jest taki, że myśląc o poruszaniu kolanem lub kostką, pacjent generuje niewielki impuls elektryczny we wspomnianych nerwach. Jest on wykrywany przez czujniki w protezie i stanowi sygnał do rozpoczęcia ruchu.

On tym jaki ruch wykonać decyduje pacjent oraz oprogramowanie sterownika. Zależnie od zamierzeń tego pierwszego, specjalne algorytmy interpretują otrzymywane sygnały i określają parametry pracy serwomechanizmów, aby proteza wykonała dokładnie taki ruch, jakiego oczekuje jej właściciel. Naukowcy zbadali najczęstsze rodzaje aktywności ruchowej i sprawdzili jakie sygnały docierają do nerwów z mózgu przy każdej z nich. Dzięki temu, gdy Zac Vawter myśli np. o wchodzeniu po schodach, oprogramowanie umie tę myśl odczytać i odpowiednio steruje siłownikami. Choć brzmi to bardzo skomplikowanie i nieprawdopodobnie, efekt jest rewelacyjny z ryzykiem błędu wynoszącym zaledwie 1,8 proc. Dla porównania, nowoczesne protezy zrobotyzowane charakteryzują się prawdopodobieństwem błędu wynoszącym aż 12,9 proc.

Prace nad nową protezą, choć zaawansowane, wciąż trwają. Od początku, gdy Vawter został testerem wprowadzono już wiele zmian w oprogramowaniu, bazując na jego wskazówkach, prace te są jednak wciąż dalekie od końca. Z tego powodu na wprowadzenie bionicznej protezy na rynek trzeba będzie zaczekać jeszcze od 3 do 5 lat. Nikt nie chce natomiast mówić o kosztach. Obecnie typowa proteza kosztuje około kilka tysięcy dolarów, wersja zrobotyzowana to koszt nawet 10. 000 dolarów. Jeśli model bioniczny miałby być droższy, zapewne mało kogo będzie na niego stać. Kwestia ceny pozostaje więc otwarta.

Źródło: Bloomberg, Rehabilitation Institute of Chicago

_ Grzegorz Barnik, WP.PL _