Протези нового покоління допомагають ампутованим отримати шанс на краще життя

Навіть коли Адріан Альбріх сидить нерухомо, можна почути, як дзижчать мотори в його руці. Бзззз. Врррр. Zyyt. Трохи більше місяця після того, як лікарі встановили йому новий протез лівої руки, Альбріх все ще вовтузиться з ним, стискаючи і розтискаючи, чергуючи хватки, звикаючи до того, як він відчуває і реагує.

З металевими пальцями, кісточками з вуглецевого волокна і чорними кремнієвими кінчиками пальців, протез лівої руки Альбріха не можна сплутати з його м’язово-кістковим аналогом, але те, що він може робити, безумовно, близьке до цього. Він може взяти пляшку з водою та відкрутити кришку. Взяти зі столу четвертак. Тримати крихітний чистовий цвях, поки він забиває його молотком. Він навіть може переглянути графік електричних сигналів, які він використовує для його запуску … на iPhone. Спробуйте зробити це з реальною річчю.

Хоча він є одним з перших реципієнтів у Сполучених Штатах, який отримав такий протез, рука Адріана – i-Limb Digits від компанії Touch Bionics – є частиною зростаючої хвилі протезування наступного покоління. Використовуючи ті ж самі передові технології, що й сучасні смартфони, ці електронні кінцівки нарешті виходять з експериментальних лабораторій і змінюють спосіб життя, роботи і гри людей з ампутованими кінцівками в реальному світі.

• Посібник з купівлі Apple iPhone 13: Дата виходу, ціна, характеристики – все, що ми знаємо
• Як собака-поводир, що носиться, ця спинка допомагає сліпим людям орієнтуватися в просторі
• Нога з відкритим вихідним кодом: квест по створенню біонічної кінцівки, яку може побудувати кожен

Двадцять шість років тому, у віці 19 років, Альбріх працював на лісопилці в маленькому орегонському містечку Бейкер-Сіті, коли колода зігнулася на конвеєрі і штовхнула його під 18-дюймову відрізну пилку. Лезо прогризло його ліву руку наскрізь, як одну з численних сосен пандерози, що ростуть у цій місцевості.

Він втратив руку трохи нижче зап’ястя, залишивши руку Альбріха без пальців, але з деякими рухами там, де закінчується передпліччя – “часткова рука”, як кажуть протезисти.

“Могло бути набагато гірше”, – каже він з упевненістю людини, яка вже давно перестала себе жаліти. 18-дюймова пила, зрештою, може витримати набагато більше, ніж рука.

Лезо прогризло його ліву руку, наче одну з численних сосен пандерози в цій місцевості.

За майже три десятиліття, що минули після втрати лівої руки, Альбріх перепробував різні протези, але завжди приходив до одного й того ж висновку: Вони не для нього. Він відмовився від стандартного двопальцевого протезу “гачок”, коли народилися його діти, заради їхньої ж безпеки. А незграбні заміни, які з’явилися пізніше, змушували його соромитися. Ранні моделі завжди були більшими за руки, які вони мали замінити. “Було таке відчуття, ніби я несу більярдний кий, який висить на

Звернувшись до лікаря в Сіетлі, щоб дізнатися, як він може отримати свій власний Digits, Альбріх потрапив до клініки Advanced Arm Dynamics в Портленді, штат Орегон, яка спеціалізується на протезуванні верхніх кінцівок, в тому числі і на передових i-Limb Digits. Представлена трохи більше року тому, біонічна рука все ще настільки нова, що в клініці припускають, що менше 50 людей в США мають таку руку.

Подібно до того, як швидші, менші та ефективніші процесори дозволяють нашим смартфонам ставати потужнішими, компактнішими та працювати довше, ті ж самі досягнення знаходять свій шлях в активному протезуванні. Але результати набагато більш вражаючі, ніж можливість завантажувати Reddit на дві секунди швидше, або отримати додаткову годину відтворення відео.

“Електричні цифри існують вже близько 10 років, але розмір самих пальців, навіть за останні три роки, дійсно покращився до такої міри, що ми можемо встановити їх на набагато більшому відсотку населення”, – говорить МакДжуліан Ланг, протезист, який оснастив Альбріха новою рукою. “Руці, якою він бігає, навіть 15 років тому знадобився б рюкзак, щоб бігати”. Тепер ультраефективні двигуни постійного струму, які рухають кожен палець, поміщаються прямо в них, а крихітні процесори і літій-іонні батареї – подібні до тих, що використовуються в смартфонах – ховаються в тонкому зап’ястному ремінці.

Протез фіксується на частковій руці Альбріха лише за допомогою всмоктування – розумний підхід, який запобігає фіксації протеза на зап’ясті. “Спробуйте взяти склянку, але тримаючи руку прямо”, – пояснює він. “Вам доведеться маніпулювати всім тілом, щоб поставити руку туди, куди ви хочете”. Скручування не лише втомлює – воно може призвести до інших травм, оскільки різні частини тіла перенапружуються.

“Я ніби заново вчу своє тіло працювати з кінцівкою, якої не було багато років”.

Усередині манжети позолочені електроди притискаються до решти м’язів, які Альбріх використовував би своєю рукою – наприклад, до абдуктора digiti minimi, частини руки, яку ви використовуєте для того, щоб відвести мізинець від безіменного пальця у вулканічному салюті. Мозок Альбріха посилає міоелектричний сигнал вниз по м’язах, який вловлюється електродами, посилюється, передається до процесора і інтерпретується для відповідного маніпулювання рукою. Це не більш інтуїтивно зрозуміло, ніж звучить.

“Перші півгодини або 45 хвилин я не думав, що це можливо, – каже Альбріх. “Я ніби заново вчив своє тіло працювати з кінцівкою, якої не було багато років”.

Навчити себе рухати м’язами, що залишилися, було лише початком; йому ще потрібно було запам’ятати, що вони роблять. Подібно до набору кнопок на аркадному автоматі Mortal Kombat, різні комбінації тригерів можуть наказувати мікропроцесору руки виконувати різні рухи. Наприклад, те, що здається одним і тим же тригером, може по черзі активувати двопальцеву хватку, якою можна взяти олівець, і хватку повною рукою, якою можна схопити банку кока-коли.

Через більш ніж місяць Альбріх все ще отримує кілька сюрпризів. Одного разу в офісі Ланга його рука вивернула пару диявольських рогів, ніби він був на концерті Black Sabbath. “Поняття не маю, як я це зробив”, – каже він зі сміхом.

Програмне забезпечення допомагає керувати потенційно заплутаним набором конфігурацій. Коли рука підключена до комп’ютера через Bluetooth, Альбріх може бачити графік, що показує сигнал від кожного з його міоелектричних тригерів, який відстежується на екрані в режимі реального часу, з лінією, що представляє поріг, який він повинен перетнути, щоб викликати реакцію руки. Він може бачити сигнал від кожного датчика під час згинання, тренувати м’язи, щоб краще контролювати їх, регулювати пороги, щоб запобігти випадковій активації, і перезаписати, які тригери відповідають яким хватам. I-Digits навіть створила додаток для iPhone, який Альбріх міг би використовувати для отримання тих же даних на ходу. Але як затятий фанат Android, він не зацікавлений. “Навіть моя рука не варта того, щоб перейти на Apple”, – каже Альбріх. Він сміється, але це не жарт.

Люди все ще зупиняються, щоб подивитися, як Альбріх зав’язує шнурки однією рукою – подвиг, який не потребує електричних цифр, і нагадування про те, що він все ще може чудово прожити життя без них. Але Олбріх каже, що він все одно вдячний за двері, які відкрила його рука 21 століття. “Робити щось таке просте, як тримати картоплю, щоб розрізати її, що я нещодавно зробив, – це просто дивовижно”.

Майже щотижня Альбріх долає понад годину шляху від свого будинку в Салемі, штат Орегон, щоб пройти подальшу реабілітацію в Advanced Arm Dynamics – одній з небагатьох клінік, яка пропонує таке широке подальше навчання для користувачів протезів. “Кожного разу, коли ми це робимо, ми вигадуємо нові речі, які він може робити, – каже він, – або нові способи, як я можу застосувати його у своєму повсякденному житті”.

“Я можу маніпулювати чимось таким делікатним, як квітка, не розчавивши її, – додає Альбріх. “Але я також можу стиснути щось [настільки міцно], що ви не зможете вирвати його з моєї руки”.

Його улюбленим трюком, однак, є керування автомобілем – хоча б через шок, який він викликає, коли інші водії проїжджають повз і бачать металевий кулак, обмотаний навколо керма в машині, що стоїть поруч з ними. Хоча i-Limb Digits може бути загорнутий у силіконову оболонку, щоб виглядати більш схожим на звичайну руку, Альбріх віддає перевагу утилітарному вигляду відкритих компонентів.

“Це не справжня рука. Я не хочу, щоб вона виглядала як справжня рука”, – каже він. Крім того, вигляд “Термінатора” має свої переваги. “Це чудовий початок розмови. Я заробляю на життя спілкуванням з людьми, тому він мені підходить”.

Хоча I-Limb Digits від Albrich знаходяться на передньому краї комерційно доступних протезів, вони все ще мають свої обмеження. А саме, відчуття.

Без зворотного зв’язку від руки до мозку, єдине уявлення про те, наскільки міцно він щось тримає, Альбріх отримує від візуальних та звукових сигналів, наприклад, від пляшки з водою, що хрумтить під силою. “Це як носити дуже товсту рукавичку: У вас є базове уявлення про те, де знаходиться ваша рука і що вона відчуває”.

“Я можу маніпулювати чимось таким делікатним, як квітка, не розчавивши її”.

Наступний великий стрибок у протезуванні – пряма нейронна інтеграція – вирішить цю проблему. Вмонтувавши в руку датчики, які підключаються безпосередньо до мозку, протез зможе рухатися за командою користувача і повідомляти йому про те, що він доторкнувся до нього.

“Я припускаю, що протягом п’яти років з’являться клінічно застосовні способи забезпечити це відчуття, це відчуття дотику, назад в петлю зворотного зв’язку, щоб люди знали, де знаходяться їхні пальці і що вони роблять”, – говорить Ланг. “Це одна з причин, чому протезування верхньої кінцівки в деякому сенсі розчаровує, але в деякому сенсі дійсно захоплює: Ми все ще тільки дряпаємо поверхню”.

Дряпаючи поверхню чи ні, Альбріх залишається під постійним враженням від того, на що здатна його скромна електронна кінцівка.

“Це справді просто вражаючий маленький інструмент”, – каже він, обіймаючи “Цифру”. “Я продовжую називати його інструментом, але для людини, яка його носить, він є чимось більшим. Це просто дивовижно, що він може робити”.

Рекомендації редакції

Наступне велике відкриття в науці вже у вас в кишені

• Ця технологія була науковою фантастикою 20 років тому. Тепер це реальність
• Digital Trends Tech For Change CES 2021 Awards
• Тимчасові татуювання, що зчитують мозкові хвилі, можуть вивести носимі технології на новий рівень
• У майбутньому сенсорні екрани застаріють. Ця лабораторія розробляє те, що буде далі
• Штучні кінцівки наступного покоління покращують життя людей 2

Source: digitaltrends.com