В каком-то смысле наши руки определяет нашу человеческую сущность. Анатомические и функциональные особенности человеческой руки позволяют нам писать, рисовать и играть на пианино. Те, кто теряет руки в результате несчастного случая, травмы или болезни часто чувствуют, что они потеряли больше, чем простую утилиту. Новое изобретение исследователей Тель-Авивского Университета может изменить эту ситуацию.
Профессор инженерного департамента Тель-Авивского университета по разработкам Йоси Шахам-Диаманд, сотрудничая с группой ученых из Евросоюза, разработали методику создания протеза руки, в котором используются сохранившееся нервные окончания в культе ампутированной руки. Устройство под названием «SmartHand» не только внешне похоже на руку обычного человека, но и позволяет вернуть человеку то, что до этого времени считалось невозможным после ампутации - чувствительность в верхней конечности.
Робин Экенстрем из Швеции, первый пациент, участвовавший в испытаниях SmartHand, не только смог заново научиться выполнять такие сложные задачи, как самостоятельный прием пищи, умение писать, но и снова вернул себе способность «чувствовать» свои пальцы. Короче говоря, профессор Шахам-Диаманд и его команда заново вернули не только движения, но и чувствительность своему пациенту при помощи SmartHand.
Шахам-Диаманд при работе над проектом «SmartHand», в котором Университет Телль-Авива сотрудничал с Лундским университетом из Швеции, отвечал за разработку блока, который представляет собой интерфейс между нервами человеческого тела и электроникой SmartHand. «Абсолютно сохранные и пригодные для дальнейшего использования нервные волокна остаются практически у всех пациентов после ампутации верхней конечности», - говорит исследователь, - «наша команда создала интерфейс между устройством и нервами на руке, соединив чувствительные нервные окончания с датчиками SmartHand, использщуя при этом новейшие информационные технологии».
Профессор Шахам-Диаманд возглавляет одну из ведущих лабораторий в мире в области нанотехнологий и связанных с ними разделов биологии - Департамент электротехники Тель-Авивского университета. Его группа тесно сотрудничала с лабораторией физической электроники кафедры нано-информационных технологий под руководством Бернарда Л. Шварца. «Наша задачей», - отметил Шахам-Диаманд, - «было создание электрода, который был бы не только гибким и соответствовал возложенным на него задачам в функциональном плане, но и, будучи имплантированным в тело человека, мог нормально функционировать, по крайней мере, лет 20».
Искусственная рука SmartHand, созданная командой израильских и европейских ученых, будет передана в собственность ее первому испытателю - Робину Экенстрему. «После всего лишь нескольких учебных занятий Робин научился пользоваться искусственной рукой, как будто это его собственная рука», - говорит профессор Шахам-Диаманд, - «мы создали в SmartHand не только устройства для приведения ее в движение, но и вмонтировали тактильные датчики, так что передача информации идет двумя путями. Они позволяют Робину выполнять довольно трудные, но и очень необходимые манипуляции, такие, например, как еда и письмо».
Робин Экенстрем сказал в одном из интервью: «Я использую мышцы, которые я не использовал много лет. Я хватаю что-то твердое и чувствую его в руках, что поначалу является несколько странным и непривычным чувством, поскольку у меня этих мышц и пальцев больше нет. Удивительно!».
Эта конкретная разработка является частью многомиллионного проекта по изготовлению протезов рук нового поколения, работу над которым ведут исследователи из Израиля и Евросоюза. Разработчики SmartHand считают, что такой же тип протезов может быть использован у пациентов с ампутированными нижними конечностями. По их мнению, создание бионического протеза ноги особых затруднений вызвать не должно, т.к. основная часть работы уже проделана при разработке SmartHand. «Иннервация пальцев рук являются наиболее сложной из всех частей тела, т.к. они выполняют огромное количество движений, в т.ч. и очень тонких», - отмечает профессор Шахам-Диаманд, - «нашему мозгу необходимо синхронизировать движение каждой мышцы, при этом обрабатывается огромный массив информации».
С помощью команды Тель-Авивского университета удалось интегрировать последние достижения в области современного «умного» протезирования рук, а также придать искусственной руке все основные черты человеческой руки из плоти и крови. Четыре электродвигателя и 40 датчиков SmartHand активируются при прикосновении искусственных пальцев к объекту, а не только повторяют движения человеческой руки, они также предоставляет владельцу ощущение от прикосновения.
Хотя прототип SmartHand выглядит сейчас как лабораторная разработка, в будущем ученые предполагают создать для SmartHand искусственную кожу, которая даст мозгу еще больше тактильной информации для улучшения обратной связи. Исследователями будут также изучаться используемые в реальной жизни образцы SmartHand у людей с ампутированными конечностями для улучшения устройств и механизмов SmartHand с течением времени.
Проект, в рамках которого создавался SmartHand, финансируется шестой рамочной программой Евросоюза. Помимо Университета Телль-Авива в проекте задействованы ARTS Lab, высшая школа святой Анны (Италия), Университет Ольборга (Дания), Институт Тиндалла (Ирландия), компания Össur, специализирующаяся в области неинвазивной ортопедии (Исландия) и шведская SciTech Link HB.
По материалам ScienceDaily, Lund University и European Commission