Устройство, испытанное на руках трупа, является одним из первых когда-либо созданных инструментов, которые могут улучшить передачу механических сил и движений при имплантации внутрь тела.После продолжающихся исследований такие технологии могут предложить новые возможности людям, которые потеряли возможность пользоваться руками из-за травм нервов, и в конечном итоге будут расширены для улучшения функции широкого спектра поврежденных суставов человеческого тела.Результаты были опубликованы в профессиональном журнале Hand исследователями из OSU и Медицинской школы Вашингтонского университета.
Исследование поддержано ОГУ.«Эта технология определенно будет работать, и она объединит искусственные механизмы с биологической функцией руки», — сказал Рави Баласубраманян, эксперт по робототехнике, биомеханике и системам управления человеком и доцент инженерного колледжа ОГУ.«Нам все еще понадобится несколько лет, чтобы разработать биосовместимые материалы, покрытия для предотвращения фиброза, сделать другие необходимые улучшения, а затем протестировать системы на животных и людях», — сказал Баласубраманян. «Но работая сначала руками, а затем и с другими поврежденными суставами, такими как колени или лодыжки, мы поможем людям восстановить функцию, которую они потеряли из-за болезни или травмы».
Первоначально исследование OSU предложит значительное улучшение хирургических вмешательств, которые сейчас используются для восстановления хватательной способности рук после повреждения нервов. Эта процедура, называемая операцией по переносу сухожилия при высоком срединно-локтевом параличе, по сути, повторно прикрепляет сухожилия пальцев к мышце, которая все еще работает.
Но функция руки остается значительно нарушенной, что требует большого усилия, растяжения сухожилий и пальцев, которые двигаются одновременно, а не по отдельности, как это часто бывает для захвата объекта.По словам Баласубраманяна, новый механизм, разработанный в OSU, на самом деле не является роботом, поскольку у него нет сенсорных, электронных или моторных возможностей. Скорее, это пассивная технология, использующая базовый блок, который будет имплантирован в руку человека, чтобы обеспечить более естественную функцию захвата с меньшим использованием мышечной энергии.
«Многие люди потеряли способность пользоваться руками из-за повреждения нервов, иногда из-за травм, а иногда из-за инсульта, паралича или других заболеваний», — сказал Баласубраманян. «Воздействие может быть разрушительным, поскольку хватание является фундаментальным аспектом нашей повседневной жизни. Операция, на которой мы сосредоточены, например, обычно проводится в вооруженных силах людям, получившим ранения в бою».Новое исследование показало на трупах, как механизм, разработанный для решения этой проблемы, может обеспечивать более естественное и адаптивное сгибание пальцев при захвате.
Усилие, необходимое для смыкания всех четырех пальцев вокруг объекта, уменьшилось на 45 процентов, а улучшение захвата предмета уменьшило проскальзывание на 52 процента.Такой прогресс может стать важным шагом на пути к улучшению функции, выходящей за рамки существующей хирургической процедуры, путем предоставления альтернативы шовному материалу, который использовался ранее. Эксперты говорят, что кисть руки удивительно сложна: 35–38 мышц и 22 сустава работают вместе и иннервируются тремя нервами между локтем и кончиком пальца.
Долгосрочный потенциал такой механизированной помощи огромен. В некоторых случаях, сказал Баласубраманян, действительно может быть возможно создать суставы или конечности, которые механически функционируют так же или лучше, чем изначально.«Мы можем многое сделать», — сказал он. «У тысяч людей сейчас есть замена коленного сустава, например, но колено слабее после операции.
С помощью механических средств мы сможем укрепить и улучшить этот сустав».Эта работа является частью быстро расширяющейся научно-исследовательской и образовательной программы в области робототехники в ОГУ в различных областях, от подводных роботов до протезов конечностей, поисково-спасательных операций и передового производства.
Недавно в университете были добавлены новые ученые степени по робототехнике — одно из немногих учебных заведений в стране, где есть такие программы для выпускников.