Čtvrtek 21. ledna 2021, svátek má Běla
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 21. ledna 2021 Běla

Nová protéza vrací bezruké lidi do života. Čte myšlenky

Protézy rukou jsou čím dál citlivější a obratnější. Nejenže bezrukým pacientům umožňují vrátit se do běžného života, ale některým díky napojení na existující nervy vrací i hmat. Operace, která to umožňuje, kombinuje vojenské technologie, počítačové rozpoznávání signálů s pečlivou chirurgií a trpělivým tréninkem.

Zvednout ke rtům sklenici. Podat kamarádovi tužku. Najíst se lžící místo brčka. Utrhnout si bobulku hroznového vína. Zdánlivě triviální úkony jsou pro lidi bez rukou doslova nedosažitelným snem. Protézy obvykle různými úchytovými mechanismy pomáhají lidem, kteří přišli o dlaň nebo předloktí, ale lidem, kteří přišli o celou paži, zatím běžné protézy příliš pohodlí nabídnout neumí.

Dean Kamen, vývojář světoznámého vozítka Segway, například pracuje ve svých laboratořích (DEKA Arm System) na robotické paži Luke, která čte myšlenky. Napojením (a vytrénováním) stávajících nervových zakončení na elektronická čidla získává data, které se počítač učí rozpoznávat jako pokyny, a následně je překládat do pohybů sofistikované robotické paže.

V rámci americké vojenské iniciativy za revoluci v technologii protéz (projekt organizace DARPA) vzniklo již šest protetických systémů. Právě systém DEKA je nejblíže ke vstupu na trh. V dubnu 2012 si zažádal o certifikaci u Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA), kterou získal v květnu roku 2014. Zaměřuje se především na americké veterány, kterým pomáhá vrátit se do aktivního života. Nejnovějším „sportovním“ úspěchem je horolezecká protéza.

S pomocí programu HAPTIX (“Hand Proprioception and Touch Interfaces”) by pak DARPA chtěla povzbudit výrobce k lepší práci na haptické odezvě protéz. Taková umělá paže by pak pro uživatele nebyla jen nepřirozeným nástavcem a nástrojem, ale přirozenou částí těla, o které ani nemusejí přemýšlet.

Jak napojit nervy a porozumět signálům z mozku

Metoda cíleného napojení na nervová zakončení (targeted reinnervation - cílená svalová reinervace) je známá již od roku 2006, kdy ji v časopise Physical medicine and rehabilitation clinics of North America publikoval americký neurochirurg Todd Kuiken. Se svým týmem z Rehabilitačního institutu v Chicagu pak o rok později popsal (prestižní časopis Lancet, PDF) využití metody „targeted reinnervation“ na případu 24leté ženy, které lékaři museli po nehodě na motorce amputovat celou levou paži. Chirurgové ženě „rozebrali“ svalovou tkán a napojili tak protézu na příslušné nervy.

Znázornění napojení na existující nervy ve svalech

Znázornění napojení na existující nervy ve svalech

„Jenom pomyslím na to, abych pohnula rukou nebo loktem, a umělé klouby se dají do pohybu,“ uvedla mladá dívka vybavená robotickou protézou. Vědci experimentovali také s přenášením tlaku a dalších pocitů z prstů - cit se poprvé začal vracet tři měsíce po operaci. Po půl roce si pacientka vybudovala nový smysl hmatu, doteky na kůži na prsou jí v mozku korespondovaly s doteky prstů ztracené končetiny.

Mapa oblastí, kam jsou přesměrovány vjemy z doteků prstů ztracené končetiny.

Mapa oblastí, kam jsou přesměrovány vjemy z doteků prstů ztracené končetiny.

Pohyby končetiny řídí pacientka skrze čtyři nezávislé senzorické oblasti. Musela se naučit nové pohyby, které se počítač naučil rozpoznávat. Rozpoznávání funguje podobně jako např. rozpoznávání řeči, samozřejmě s menším počtem možných výstupů.

Povrchový elektromyogram zaznamenává nervové stimuly

Povrchový elektromyogram

Pokyn pro ohnutí lokte

Pokyn pro ohnutí lokte

Pokyn pro otevření dlaně

Pokyn pro otevření dlaně

Autoři doufají, že metoda se postupně stane natolik populární a používanou, jako je v dnešní době např. kochleární implantát, který vrací lidem s určitým typem ztráty sluchu schopnost rozpoznávat zvuky napojením na sluchové nervy. „Některé věci probíhaly jinak, než jsme předpokládali. Některá nervová zakončení se nám nepodařilo obnovit, jiná skončila subjektivně jinde, než lékaři zamýšleli. Je potřeba dalších studií, abychom věděli, jak probíhá regenerace nervů,“ uzavírá Kuiken et al v roce 2007.

Robotické ruce míří na americký trh

O osm let později už se situace výrazně posunula. Přestože je metoda cílené svalové reinervace stále experimentální, vědci už si troufají na pokročilejší aplikace - a vylepšil se i software a hardware, který na sebe pacienti nasazují.

Lékaři a výzkumníci na Univerzitě Johna Hopkinse v Marylandu koncem roku 2014 oznámili další přelomový úspěch opět díky použití cíleného napojení na existující nervy. Les Baugh, pacient z Kolorada, přišel v mládí při úrazu elektrickým proudem o obě ruce. Po první operaci musel několik týdnů trénovat a trénoval se i počítač - učil se rozpoznávat instrukce a překládat je v zamýšlené pohyby. Protéza zatím nebyla k Baughovi připevněna, naopak byla ještě ve výrobě, ovládal ji pouze virtuálně.

V druhé fázi operace byla paže nasazena a po deseti dnech tréninku uměl pacient „zvládat běžné situace, na které narazí při domácím používání“. Výzkumníci byli údajně šokováni tím, co všechno Baugh, první muž se dvěma protézami paží, dokázal.

„Čekali jsme, že se mu bude dařil lépe než lidem se standardními protézami. Ale rychlost, s jakou se učil celou škálu nových pohybů, nás překvapila,“ říká Courtney Moranová z laboratoře aplikované fyziky. „Nejvíce nás potěšilo, jak dokázal ovládat dvě protetické ruce naráz. To je významný milník.“

Autor:
  • Nejčtenější

Android TV mizí z televizorů. Podívejte se, co jej letos mnohde nahradí

Operačnímu systému Android TV zřejmě začíná poslední sezóna. Jak se ukázalo na veletrhu CES 2021, již letošní novinky...

Válka v jednom čísle. Jak Sověti na papíře vyhráli nad Západem

Sověti vyvinuli na přelomu 60. a 70. let analytickou metodu, která měla umožnit snadné srovnání vojenské techniky...

Rezervace očkování je plná zbytečných chyb. Způsobila i pád celého systému

Státní web na rezervaci očkování proti covidu-19 byl plný úplně základních chyb a zbytečných komplikací. Navíc začal...

Čest, talent i služba Hitlerovi. Nejlepší tankista války byl z Jesenicka

Během druhé světové války vznikla po vzoru leteckých es nová kasta es tankových. Patrně nejlepším tankistou 2. světové...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Operaci Pouštní bouře zahájily vrtulníky US Army úderem na radary

První letecký úder proti Iráku neprovedly před třiceti lety „neviditelné bombardéry“ USAF, ale vrtulníky Apache US...

Kdo staví vilu na Babě? Muž s vazbami na sponzory Zemanovy kampaně

Premium Nová prosklená vila na vrchu Baba v Praze budí zájem místních i turistů. Dům patří firmě Luboše Paška, který je...

Ano, Češi byli nejlepší! říká zámořský expert o časech, kdy i Kanada žárlila

Premium Omlouvá se při vzpomínce na nezdar Pavla Patery v Dallasu. Zápasy proti Buffalu s Dominikem Haškem v brance přirovnává...

TEST olejů: nejhorší je kokosový, zdravější je i sádlo

Premium Na smažení a fritování, do salátů, omáček i dresinků... Do velkého srovnání olejů a tuků jsme vybrali dvacet výrobků....

  • Další z rubriky

Aligátor na héliu, nůž z exkrementů. Ohlédnutí za nevážnými „nobelovkami“

Nejprve rozesmát a pak se kriticky zamyslet. K tomuto mottu se již od roku 1991 hlásí Ig Nobelovy ceny, nevážná variace...

STO OBJEVŮ: Velká hrášková revoluce v Brně změnila pohled na genetiku

Seriál Objev zákonitostí dědičnosti se řadí k milníkům v historii vědy. Muž, který položil základy genetice, se jmenoval...

Objev, který změní svět. Vědec Martin Jínek o nobelovských nůžkách na DNA

Premium Crisprování – zapamatujte si to slovo. Nová metoda editování genetické informace v blízké budoucnosti pronikavě promění...

Covidový rok očima vědce: Ukázalo se, co v běžných dobách zůstává skryto

Nejviditelnějším projevem pokroku vědy v boji proti viru SARS-CoV-2 je vakcína. Ale důvtip a vynalézavost se ukázaly i...

Vytetovaná sexuální instrukce zaráží i mého gynekologa, líčila dívka

Nesedí k ní, ale onen vulgární sexuální povel má na podbřišku opravdu vytetovaný. Vznikl jako rozpustilá, hrdá,...

Analytik: Evropa byla od blackoutu setiny. Bez ČR by to Rakousko nezvládlo

8. leden 2021 se mohl stát skutečným „černým dnem”. Evropě totiž hrozil blackout, tedy masivní výpadek dodávek...

Dalibor Janda leží ve vážném stavu v nemocnici na koronární jednotce

Dalibor Janda (67) byl hospitalizován v pražské Fakultní nemocnici Královské Vinohrady. Zpěvák leží ve vážném stavu na...

PŘEHLEDNĚ: Od ledna kartou online postaru nezaplatíte. Jaké podmínky má vaše banka?

Otisk prstu či scan obličeje při placení kartou na internetu již dávno není sci-fi. Možná je po vás vaše banka chce...

Bezplatné jezdění po dálnici? Elektronické známky téměř nikdo nehlídá

Premium Druhý týden platí na českých dálnicích novinka v­ podobě elektronické dálniční známky. Zatímco lidé takzvané viněty...