Роботизированный протез помогает контролировать осанку у ампутантов

Ученые из университета штата Северная Каролина (США) разработали роботизированный протез лодыжки, который может обеспечить устойчивость ампутированной нижней конечности. В голеностопе используются электромиографические датчики, размещаемые в местах расположения мышц культи, которые затем передают информацию о намерениях пользователя относительно движения. На данный момент было показано, что система помогает контролировать осанку, что в данном контексте означает множество сложных и неосознанных движений, которые совершают мышцы наших ног для поддержания равновесия и сохранения вертикального положения, даже когда мы в основном стоим на месте. Ранее людям с ампутированными нижними конечностями было трудно удерживать равновесие даже с помощью роботизированных протезов.

Данные исследования были опубликованы в журнале Science Robotics.

Иногда даже стояние на одном месте требует определенных усилий, особенно для тех, у кого ампутированы нижние конечности. Вы можете не осознавать активность своих мышц, постоянно поддерживающих равновесие и осанку, даже когда стоите неподвижно. Это трудно воссоздать в роботизированных протезах, но новейшая технология призвана помочь в этом с помощью роботизированного голеностопа, который может отслеживать активность мышц культи и вносить соответствующие коррективы для поддержания равновесия.

"В этой работе основное внимание уделялось контролю осанки, который является удивительно сложным явлением, — говорит Хелен Хуанг, одна из разработчиков новой технологии. — В принципе, когда мы стоим на месте, наш организм постоянно вносит коррективы, чтобы сохранить устойчивость. Мы работаем с людьми, у которых ампутированы нижние конечности, и они говорят нам, что достижение подобной устойчивости с помощью протезов представляет собой серьезную проблему. Данное исследование показывает, что роботизированные протезы лодыжек, управляемые с помощью электромиографических сигналов, хорошо позволяют пользователям достичь этой естественной устойчивости".  

Ученые протестировали свое роботизированное устройство на пяти добровольцах, которым ранее была произведена ампутация одной ноги ниже колена. Датчики размещаются над мышцами в месте ампутации. Когда участник исследования думает о том, чтобы пошевелить ампутированной конечностью, он посылает электрические сигналы через оставшиеся мышцы нижней конечности. Датчики улавливают эти сигналы через кожу и преобразуют их в команды для протеза.

Затем добровольцев подвергали заранее оговоренным возмущениям, которые могли нарушить их равновесие, чтобы посмотреть, как роботизированный голеностоп поможет им сохранить равновесие. В частности, роботизированный прототип позволил участникам исследования изменить стратегию контроля осанки. Исследование показало, что использование роботизированной лодыжки, реагирующей на сигналы сенсоров, позволяет пользователям вернуться к инстинктивной реакции для поддержания устойчивости.