Lidé s chybějícími končetinami jsou díky svému handicapu omezeni ve schopnostech smyslového vnímání. Změnit by to mohla nová technologie ztělesněná v zařízení MiniTouch, které dokáže při stimulaci specifických bodů přenášek vjemy z protézy do mozku.
Lékařsko-technický obor protetiky představuje v mnoha ohledech unikátní prostředí pro vývoj nových technologií, které mohou rychle najít praktické uplatnění. První dochované protézy se datují již z dob před naším letopočtem, a od té doby se posunuly od provizorních kosmetických náhrad k velmi sofistikovaným a automatizovaným zařízením schopným do značné míry nahradit chybějící část těla.
Ruční protézy by se mohly brzy dočkat výrazného technologického upgradu. Zdroj: Pixabay
Nová technologie dostupná pro všechny protézy
Takovým přístrojem je i nově vyvinutý MiniTouch, který vznikl jako výsledek vědecké spolupráce mezi Sant’Anna School of Advanced Studies v italské Pise a École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ve Švýcarsku. Jeho hlavní funkcí je obnova smyslového vnímání v podobě rozpoznávání teplotních rozdílů pomocí samotné protézy. Informace jsou přenášeny z konečků prstů protetické ruky do živého pahýlu po amputaci, a z něj pak dále do mozku. MiniTouch navíc využívá již hotovou elektroniku, a lze jej tak integrovat do stávajících komerčních protéz bez nutnosti chirurgického zákroku.
Podle vědců, kteří za vývojem technologie v zařízení MiniTouch stojí, je možnost reakce na různé teploty jednou z klíčových vlastností, která mechanický dotyk přibližuje tomu lidskému. Pacienti s amputovanými končetinami by tak měli snadněji nabýt pocitu, že umělá ruka je ve skutečnosti ta jejich. Navíc by se mohli snadněji zbavit problémů spojených s fantomovými bolestmi, které mohou výrazným způsobem komplikovat běžný život. Tepelné vjemy jsou přitom v rámci neuroprotetiky velmi často opomíjeny a upozaděny ve prospěch vjemů hmatových.
Zařízení MiniTouch umožní protetickým pacientům rozlišit mezi teplým a studeným předmětem. Zdroj: Se souhlasem EPFL
Jak MiniTouch funguje?
V rámci testovací fáze zařízení MiniTouch byla provedena série klinických experimentů na reálných pacientech s protézami. Záznamy z celkem 13 snímacích období byly rozprostřeny do intervalu 400 dní, aby bylo možné získat co nejvíce nezávislých výsledků. Po dobu měření byl přístroj integrován do osobních protéz testovacích subjektů a propojen i se zbytkem končetiny, čímž umožnil přenos informací o tepelných vjemech do těla dané osoby. Výzkumný tým následně testoval schopnost pacientů rozlišovat předměty z různých materiálů o různých teplotách. Subjekty tak byly schopny rozlišit například tři vizuálně shodné láhve se studenou, teplou a horkou vodou, a to se 100% přesností. Bez použití zařízení MiniTouch byla přesnost snížena na statistickou hodnotu 33 %. Vysoké úspěšnosti při identifikaci teplých a studených předmětů bylo dosaženo i s kovovými kostkami.
Cílem vědců stojících za technologií MiniTouch je dát lidem s protézami pocit, že mají skutečnou ruku. Zdroj: Freepik
V dalším experimentu pak vědci pacientům zavázali oči, aby ověřili jejich schopnost hmatového rozlišení mezi protetickou a skutečnou rukou. I v tomto případě zaznamenali lidé vybavení zařízením MiniTouch zlepšení identifikace z původních 60 na 80 procent. Tím se prokázal význam vnímání teplotních rozdílů pro obecné fungování náhrad lidských končetin. Vývojáři nyní hodlají pracovat na multimodálním systému, který by měl umožnit skloubení informací z dotykových i teplotních vjemů. Tato technologie je již dnes testována v laboratoři. Počítá se také s využitím více detekčních bodů, které budou fungovat pro jednotlivé prsty na ruce či další části dlaně. Nový výzkum každopádně otevírá cestu k přirozenějším protézám, které pacienty s handicapem přiblíží plnohodnotnému životu.
