Одной из ключевых особенностей современных миоэлектрических протезов является сенсорная обратная связь – осязание, столь важное для нашего взаимодействия со всем, что нас окружает. Консорциум, финансируемый ЕС, преодолел эту трудность и уже выводит свои устройства на рынок.
Самым сложным и важным этапом любого процесса исследований и разработок, несомненно, является переход от академических исследований к продуктам, отвечающим коммерческим потребностям. Это особенно заметно на рынке миоэлектрических интерфейсов. Хотя последние имеют различные преимущества перед протезами с питанием от тела, включая использование в них аспирационной технологии и использование электронных датчиков для обнаружения мельчайшей активности мышц, нервов и ЭМГ и преобразования их в движения, коммерчески доступные устройства по-прежнему не способны обеспечить их пользователь с сенсорной обратной связью.
Однако на академическом уровне миоэлектрическое взаимодействие с сенсомоторной интеграцией уже возможно. Все, что потребуется для того, чтобы эта возможность привела к созданию реальных продуктов, – это двусторонняя передача знаний в области фундаментальных нейрофизиологических исследований и анализа сигналов от академических кругов к промышленным секторам, а также требований и испытаний на клиническую и коммерческую жизнеспособность от промышленности к академическим кругам.
Именно здесь вступает в игру проект MYOSENS (Миоэлектрическое взаимодействие с сенсорно-моторной интеграцией). Профессор Дарио Фарина из Геттингенского университета, которому помогает консорциум международно признанных европейских академических групп и представителей промышленности, последние четыре года работал над решениями для реализации сенсорно-моторной интеграции в коммерчески жизнеспособные миоэлектрические устройства.
Проект, завершившийся в марте 2016 года, является первым в истории исследовательским усилием, сфокусированным на двух аспектах: обучение активному контролю над протезами и реабилитация пациентов с инсультом с помощью робототехники. Эти две области требуют аналогичной технологической основы для сенсорно-моторной интеграции и для искусственной индукции нейронной пластичности, необходимой для (пере) изучения моторных задач, и усилия консорциума уже претворяются в новые, коммерчески доступные продукты.
Как вы объясните отсутствие сенсорно-моторной интеграции в существующих интерфейсах??
Сенсорно-моторная интеграция отсутствует в коммерческих / клинических интерфейсах, потому что системы, разработанные в исследовательских лабораториях, еще недостаточно надежны для внедрения в клинические устройства для повседневного использования. Более того, еще не до конца ясно, полезна ли сенсорная обратная связь в реабилитационных устройствах.
Например, хотя очевидно, что предоставление какой-либо обратной связи пользователям протезов полезно, когда вся остальная сенсорная информация удалена, гораздо менее очевидно, что дополнительная обратная связь функционально полезна, когда естественная обратная связь, которую поддерживают инвалиды (например, зрение) сохранился.
С какими основными трудностями вы столкнулись во время проекта и как вы их решали?
Проект (типа IAPP) заключался в переводе концепций, разработанных в академических кругах, в промышленность и наоборот. Основная трудность заключалась в разработке экспериментальных парадигм для сравнения объективно различных решений для обеспечения искусственной обратной связи для пользователей протезов.
Решения включают различные способы обратной связи (e.грамм., электрическая стимуляция, вибрация), разные места обратной связи (одно- или многосторонние), разные переменные обратной связи (e.грамм., сила, скорость) и т. д. Эмпирически понять наилучшую комбинацию этих переменных очень сложно, и ее нелегко обобщить.
Поэтому была разработана теоретическая модель, которая могла предсказать результат на основе подгоночных параметров в нескольких экспериментальных условиях.
Вы специально выбрали миоэлектрический протезный контроль и реабилитацию двигательной функции пациентов с инсультом в качестве приложений. Почему этот выбор?
Это две важные области для клинически жизнеспособных реабилитационных технологий. Протезы, управляемые миоэлектрическими сигналами, уже представлены на рынке (хотя и без сенсорной обратной связи), и аналогичные роботизированные устройства для реабилитации доступны для пациентов (хотя и без миоэлектрического контроля).
В этих двух технологиях отсутствовали взаимодополняющие аспекты, сенсорная обратная связь и моторные команды соответственно, и поэтому они были типичными для обозначенных нами проблем.
Вы довольны результатами проекта??
Проект дал чрезвычайно удовлетворительные результаты. Наиболее актуальным, вероятно, является вывод на рынок Tyromotion, одной из компаний, участвующих в MYOSENS, одного из своих роботизированных устройств с включением миоэлектрического контроля, который мы разработали в рамках проекта. Это может иметь сильное влияние на трансляционные исследования.
Другая система, разработанная в ходе проекта для уменьшения фантомной боли в конечностях у людей с ампутированными конечностями, с сенсорной обратной связью, находится на стадии патентования. Проект также предоставил важную информацию о роли искусственной сенсорной обратной связи в протезировании, которую можно использовать в качестве руководства для реализации эффективных и практичных интерфейсов обратной связи.
В дополнение к этим результатам, оказавшим непосредственное влияние на рынок и пациентов, в рамках проекта было выпущено большое количество специализированных публикаций, организовано пять успешных семинаров и проведено обучение 11 стипендиатов, трое из которых получат степень доктора философии в течение года. прийти.
Вы уже тестировали свои два устройства на пациентах??
Да, проект характеризовался сильной клинической проверкой. По этой причине клинический партнер, больница Сан-Камилло в Венеции, была включена в консорциум. Благодаря этому партнеру, можно было провести клинические испытания всех систем, разработанных в ходе проекта.
Каковы отзывы потенциально заинтересованных участников рынка до сих пор??
Как уже упоминалось, Tyromotion недавно выпустила в продажу новое роботизированное устройство, оснащенное системой миоконтроля. Помимо этого, Отто Бок HealthCare, лидер отрасли в области нейротехнологий, также был частью консорциума и выразил интерес к общим патентам и разработке новой системы сенсорной обратной связи на основе результатов MYOSENS.
Проект завершился в марте. Планируете ли вы и дальше развивать его результаты??
Все конечные цели были достигнуты, но консорциум единодушно сильно заинтересован в расширении работы в рамках второго проекта, финансируемого ЕС.