Neděle 26. června 2022, svátek má Adriana
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 26. června 2022 Adriana

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

„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.

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

Pokyn pro ohnutí lokte

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

Akce! iDNES Premium na 3 měsíce za 1 Kč a šance na 50 tisíc na paliva k tomu

Čtení na celé léto za jedinou korunu nabízí akční nabídka na vstup do iDNES Premium. Všichni noví uživatelé, kteří si...

Aerolinky ruší tisíce prázdninových letů. Pilot vysvětluje proč

Tisíce zrušených letů, mnohahodinové fronty, vyčerpaný personál ostřelovaný výpověďmi. Současné letectví je v těžké...

Kladivo na ruské dělostřelectvo. HIMARS se zapojil do bojů

Americký dělostřelecký systém HIMARS, po kterém Ukrajina volá už několik týdnů, byl konečně dopraven k bojujícím...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Microsoft kdysi vyřešil jeden problém monočlánků. Trik se však nevyužívá

Bez monočlánků a baterií se dnes už jen těžko obejdeme. Musíme však mít na paměti, že jejich životnost je omezena, u...

Slovenské ministerstvo popřelo, že by chtělo koupit stíhačky F-35 místo F-16

Válka na Ukrajině významně rozhýbala mezinárodní obchod se zbraněmi. Mnoho zemí se najednou cítí být ohroženo tak, jak...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Toto se Applu fakt povedlo. Udivující výkon v tichém chladném kabátku

Vyzkoušeli jsme počítač Apple Mac Studio M1 MAX s monitorem Display Studio. Zatímco o skvělém počítači můžeme říci, že...

Nadané děti mají společné rysy. Rodiče to někdy nepoznají, říká expert Mensy

Premium Pouhá dvě promile populace – tedy jenom jeden člověk z pěti set – má IQ vyšší než 150. Zhruba každý padesátý má přes...

Cesta do Chorvatska 2022: Jak projet rozkopané Slovinsko a tankovat v Maďarsku

Premium Dobrá zpráva pro dovolenkáře mířící autem na Jadran. Cesta byla letos hladká, na nejrychlejší trase přes Vídeň, Graz...

Ekonomie hlouposti: počet hlupáků „v oběhu“ je vyšší, než si myslíte

Premium Hloupí lidé patří ekonomicky k nejnebezpečnějším. Za hloupé je třeba považovat ty, kteří škodí druhým i sobě samým. V...

  • Další z rubriky

Fosilie evropského dinosaura ukázala tajemství sauropodí kůže

V roce 1852 obdržel Samuel Husband Beckles (1814–1890), britský právník a proslulý sběratel fosilií, zajímavou zásilku...

Posledních osm procent lidského genomu bylo konečně rozluštěno

V roce 2003 vědci oznámili, že byl nahrubo přečten lidský genom. To znamenalo, že bylo rozluštěno 92 procent lidského...

Češka vyvinula přelomový lék proti rakovině prostaty. Popsala, jak funguje

Vysíláme Česká vědkyně Martina Benešová spolu se svým německým týmem vyvinula nový lék pro diagnostiku a léčbu rakoviny...

Vědci už asi vědí, zda byli dinosauři teplokrevní

Druhohorní neptačí dinosauři byli v některých případech teplokrevní podobně jako jejich vývojoví potomci ptáci. V tomto...

Recenze 100% přírodního Bi-Oilu: Stojí za to si ho pořídit?
Recenze 100% přírodního Bi-Oilu: Stojí za to si ho pořídit?

6 redaktorek, žen různého věku, s rozdílnými zkušenostmi i pokožkou, otestovalo Bi-Oil Pečující olej (Přírodní). Každou z nich trápí něco jiného –...

Aerolinky ruší tisíce prázdninových letů. Pilot vysvětluje proč

Tisíce zrušených letů, mnohahodinové fronty, vyčerpaný personál ostřelovaný výpověďmi. Současné letectví je v těžké...

Nadané děti mají společné rysy. Rodiče to někdy nepoznají, říká expert Mensy

Premium Pouhá dvě promile populace – tedy jenom jeden člověk z pěti set – má IQ vyšší než 150. Zhruba každý padesátý má přes...

Největší turistické lodě na světě vůbec nevyplují, jedna zamíří do šrotu

Největší turistická loď Global Dream z dílny německé společnosti MV Werften vůbec nevypluje a míří do šrotu, druhá je...

Kladivo na ruské dělostřelectvo. HIMARS se zapojil do bojů

Americký dělostřelecký systém HIMARS, po kterém Ukrajina volá už několik týdnů, byl konečně dopraven k bojujícím...

Někde bědují nad benzinem, jinde už hladoví. Zdražování pociťují lidé všude

To, že je všechno dražší a že pravděpodobně bude ještě o něco hůř, se rozhodně netýká jen Česka. Britský deník The...