Какви са ползите от използването на миоелектрическа ръка в сравнение с традиционна протеза?

Интуитивен, високоточен контрол чрез мускулни сигнали

Миоелектрическите ръце работят, като улавят тези миниатюрни електрически сигнали от остатъчните мускули след ампутация. Наричаме целия този процес електромиография или накратко EMG. Когато човек се опита да движи липсващата си ръка, например да я отвори или да свие юмрук, тези устройства всъщност усещат невромускулната активност, протичаща в тялото. След това те превеждат намерението на човека в реално движение на самата протеза. Сензорите се намират точно в ставбата, където устройството се прикрепва към ръката. Тези малки устройства улавят мускулните свивания, но също така трябва да филтрират различни видове фонови смущения. Едновременно с това те усилват биологичните сигнали, за да може системата правилно да разбере какво иска да постигне потребителят с протезния си крайник.

Как EMG детекцията осигурява разпознаване на естествено намерение за движение

Системите EMG разчитат на масиви от електроди, които улавят уникалните начини, по които мускулите се активират при различни движения на ръката. Представете си човек, който мисли да вдигне кафе чаша. Сензорите всъщност улавят тези миниатюрни мускулни трептения в предмишницата и изпращат тази информация до обработващи единици. Преди да се стигне до основния етап на анализ, тези сурови сигнали трябва да бъдат почистени от фонови смущения и усилени, за да са достатъчно силни за обработка. След това идва интелигентната част, при която софтуерът сравнява тези почистени сигнали с известни модели за различни хватки, като примкване, пълен хват или въртящи движения. Днешните най-добри системи EMG могат да разпознаят какво човек има предвид да направи с ръката си около 95% от времето благодарение на анализирането на разпространението на сигналите в множество точки. Това означава, че хората могат плавно да превключват между различни действия с ръката, без да се налага постоянно ръчно да коригират настройките.

Разпознаване на шаблони в реално време и адаптивно обучение в съвременните миоелектрически ръце

Най-новите процесори са оборудвани с конволюционни невронни мрежи (CNN), които непрекъснато подобряват интерпретирането на жестове чрез анализ на живи ЕМГ данни. Системите засичат малки промени в момента и силата на активиране на мускулите, което позволява адаптивни реакции в реално време. Вземете ситуация, при която хватката на човек отслабне след продължителна употреба — това често се случва, когато хората се уморят. Системата автоматично ще коригира изходната мощност на мотора, така че производителността да остане стабилна през цялото време. Проучвания показват, че тези адаптации намаляват ненужните движения с около 29 процента и осигуряват значително по-постоянно прилагане на сила — всъщност с около 22% по-добро. Всичко това означава по-малко умствено усилие за изпълнение на рутинни дейности ден след ден.

Повишено удобство и намалена умора за потребителя

Отстраняване на каишите и механичните кабели: преход към безпроблемно задействане

Традиционните протези, задвижвани от тялото, работят чрез раменни каишове, свързани с кабели, които дърпат ръката, когато човек помести тялото си. Тези механични връзки създават налягане по раменете и ръцете, като принуждават хората да компенсират с допълнителни движения, само за да изпълнят прости функции. Тази компенсация води до натъртвания по кожата, постоянна болка и ограничено движение с течение на времето. Миоелектрическите ръце решават напълно този проблем. Те използват малки сензори, поставени върху кожата, за улавяне на електрически сигнали от остатъчните мускули на ръката. След това тези сигнали се преобразуват в реални движения на ръката, без нужда от дърпане или бутане. Премахването на досадните кабели и системи с каишове намалява мускулното напрежение с около две трети, според проучване, публикувано миналата година в списание Journal of Rehabilitation Research & Development. Хората, които преминават към тези по-нови модели, установяват, че могат да извършват неща значително по-лесно – например да вземат крехки предмети, без да ги смачкват, или да пишат удобно в продължение на дълги периоди. Повече няма нужда да се справят с досадни настройки на предавки или неудобни пози, които сочат след известно време.

По-ниска метаболитна нужда — особено критична за деца и активни възрастни потребители

Използването на протези, задвижвани от тялото, оказва истинско въздействие върху организма. Проучвания показват, че хората, използващи тези системи, изразходват с 30 до 50 процента повече калории при извършване на ежедневни дейности като пазаруване за храна, според данни от Clinical Biomechanics от миналата година. Допълнителното изразходване на енергия засяга особено тежко децата, тъй като растящите организми имат нужда от тези калории за развитие. Активните възрастни, които трябва да изпълняват задачи, изискващи издържливост, също се сблъскват с увеличената натовареност. Миоелектрическите устройства помагат за намаляване на този проблем благодарение на своята система за движение, задвижвана от батерии. Децата, използващи тези по-нови модели, всъщност изразходват около 40% по-малко кислород при ходене, в сравнение с традиционните протези. Възрастните установяват, че могат да работят по-дълго, без да се уморяват. По-добър метаболизъм означава, че все повече хора са склонни да избират протези като цяло. По-младите потребители отново могат да се включат в игри и училищни дейности, докато възрастните могат да се наслаждават на приключенски активности на открито със специални аксесоари за колоездене или походи.

По-голяма функционална независимост чрез програмируем хват и сила

Мултихватни режими и адаптивен контрол на силата за ежедневни задачи

Миоелектрическите ръце с напреднали функции са оснастени с различни настройки за хватане, като прецизен, трипод и силов хват, които се настройват автоматично според това, което човекът има нужда да направи през деня. Системата използва вградени сензори, за да разбере какво се случва. Когато става въпрос за работа с предмети, тези протези разполагат с адаптивен контрол на силата, което означава, че могат да променят силата на хващане в зависимост от обекта, който се държи. Помислете за взимането на нежни предмети като яйца спрямо вдигането на по-тежки неща като пазарски торби от багажника на колата, без да е необходимо постоянно ръчно настройване. Тези устройства включват още мотори с чувствителност към налягане, които предотвратяват случайно изпускане или смачкване на държания предмет, което улеснява хората, като им позволява да се фокусират върху други аспекти на задачите си, вместо да се притесняват постоянно за силата на хващане. В основата на цялата тази функционалност стои технологията с безчетков двигател с постоянен ток, която осигурява гладко функциониране през по-голямата част от времето. Силата на хващане всъщност се измерва до части от нютон, така че има доста добър контрол върху това колко безопасно и реактивно усеща ръката при взаимодействие с обекти в ежедневни ситуации.

Дистанционна конфигурация и съвместимост с целево мускулно реинервиране (TMR)

Благодарение на мобилни приложения, които вече са на пазара, хората могат да настройват параметрите на хватката си в реално време – като контрол на скоростта, колко силно трябва да стиснат и кога да се задействат различните режими – без изобщо да стъпят в клиника. Още по-добре е, че това работи в съчетание с нещо наречено целево мускулно реинервиране или накратко TMR. Тази операция по същество пренасочва нервите от ампутирана крайника, така че да изпращат ясни сигнали към определени области на тялото. Резултатът? Съвременните протези доста добре разчитат тези мускулни сигнали, позволявайки на човек да завърта китката си, докато едновременно движи пръстите си. За хора, загубили ръката си над рамото, тази комбинация отваря напълно нови възможности. Те получават контрол, който усещат почти като естествен рефлекс, с пропорционално регулиране, подобно на движението на истинска ръка.