Edasijõudnud bionilised põlveliigesed parema funktsionaalsuse nimel

Bioniliste põlveliigeste neuraalne juhtimine täiustatud liideste kaudu

Kuidas neuraalsed liidesed võimaldavad bionilise põlveliigese ja kasutaja närvisüsteemi vahel reaalajas suhtlemist

Neuraalsed liidestused muudavad seda, kuidas me ühendame bioloogia masinatega, tegelikult teisendades lihaste elektrilisuse proteeside tõeliseks liikumiseks. Need tänapäevalised andurid bionilistes põlvedes tuvastavad lihaste kokkutõmbumise EMG-tehnoloogia abil. Mida see tähendab reaalsete inimeste jaoks? Nad saavad kohandada oma sammu, reguleerida käimise kiirust ning reageerida erinevatele pindadele umbes 150 millisekundi jooksul. See on kiirem, kui enamik inimesi arvab, sest meie silmad võtavad tavaliselt rohkem aega silmapilgu tegemiseks. Hiljutised MIT-i uuringud 2025. aastal näitasid samuti üsna muljet avaldavaid tulemusi. Jäsemeid kaotanud inimesed suutsid neid uusi liideseid kasutades vältida takistusi umbes 92 protsendi edukusega, samas kui vanema tüüpi otspesade proteeside korral oli täpsus ainult umbes 67 protsenti. Igal päeval elus tegelikult suur erinevus.

Agonist-antagonisti müoneuraalse liidese (AMI) kirurgia parandab lihaste tagasisidet ja liikumise täpsust

AMI-kirurgia toimib ühendades need paaritud lihasgrupid uuesti, mis aitab taastada loomuliku tasakaalu lihaste vahel, mis töötavad nii koos kui vastuolliselt. Patsiendid teatavad umbes 40% paremast närviandmest pärast seda protseduuri võrreldes tavapäraste amputatsioonitehnikatega. Mida see tähendab praktikas? Inimesed saavad tegelikult tunda, kus nende liigesed asuvad ja kui suurt takistust nad tunnevad, mõtlemata sellele – midagi sarnast toimub tavapärastes põlvedes. Uuringute kohaselt, mis ilmusid eelmisel aastal ajakirjas Nature Medicine, vajasid AMI-ravi saanud inimesed umbes 30 protsenti vähem kohandamist ebaregulaarsel pinnal käies. See muudab pikki kõndimisi vähem vaimselt väsitavaks, kuna aju ei pea pidevalt parandama iga väikest segadust.

Bioniliste põlvede kliiniline toime näitab paremat närvisüsteemi integreeritust ja kasutaja reageerivust

Uuringud pärast implanteerimist näitavad, et inimesed, kellel on need täiustatud bioonilised põlved, saavad liikuda umbes 23 protsenti kiiremini ja kulutada ligikaudu 18 protsenti vähem energiat võrreldes traditsiooniliste mudelitega. Võib-olla muljetavaldavaim on see, et peaaegu üheksa kümnendikku patsientidest tunnes puudutusega poole aasta jooksul enam seotust oma proteeesidega, suuresti tänu seadme sensorite ja närveotsade vahel toimuva kahepoolsele suhtlusele. Ohutuse osas toimus ka suur langus – testiperioodidel kukkusid inimesed trepist alla peaaegu 50% vähem tihti. Seda tüüpi ajju-masin süngergia teeb tõepoolest suurt erinevust igapäevaste takistuste ületamisel.

Mikroprotsessori juhitud kohastumine dünaamilise liikumise ja käiguefektiivsuse jaoks

Reaalajas käigu kohandamise algoritmid võimaldavad bioonilistel põlveliigestel sujuvalt reageerida maastiku muutustele

Tänapäevased edasijõudnud bioonilised põlveproteesid kasutavad nutikaid, kunstintellekti toetatud protsessorid, mis analüüsivad maa pealset olukorda umbes viiekümnel korral sekundis. Kui need seadmed tuvastavad maastiku muutusi, näiteks tõusud, astmed või ebaregulaarne pind, siis kohandatakse põlve liigeste jäikust, paindumisulatust ja edasiliikumiseks vajalikku jõudu. 2024. aastal avaldatud uuring näitas ka üht päris muljetavaldavat tulemust: inimesed, kes kasutasid neid nutikaid põlvi, libisesid keerulisel pinnal oluliselt vähem kui traditsiooniliste mehaaniliste proteeside kasutajad – tegelikult kukkusid nad ligikaudu 72% vähem! Selle kõige võimalikuks teeb nutikas erinevate tehnoloogiate kombinatsioon, mis töötab sujuvalt koos.

• Inertsiaalmõõteseadmed (IMU), mis jälgivad 3D liikme positsiooni
• Survesensorid, mis kujutavad pinnakontakti jõudu
• Masinõppe mudelid, mis ennustavad optimaalseid liikumismustreid

Vähendatud energiakulu ja parandatud kõndimise efektiivsus nutika liikumisjuhtimise kaudu

Kliinilised uuringud näitavad, et mikroprotsessori juhitud põlved vähendavad ainevahetuse energiakulusid 18–22% võrra kõndimisel tänu optimeeritud hoojaama mehaanikale ja toetumisfaasi energia taastamisele.

Nagu näitab hiljutine reaalajas liikumiskontrolli uuring, suunavad need süsteemid dünaamiliselt ümber kineetilist energiat tõusuline pöördel, võimaldades loomuliku sammusageduse säilitamist tõusudel kuni 15°.

Luu- ja lihaskoe biomehaaniline integratsioon

Otseste luude kinnitamine tiitrianimplantaatide kaudu eemaldab pistikupesade ebamugavuse ja parandab jõu edastamist

Tiitriimplanter sobivad eriti hästi otseseks luu kinnituseks, kuna neil on spetsiaalsed mikroliikumise vahemikud umbes 30 kuni 750 mikroni vahel, mis soodustavad luu kasvu implandi sisse, samal ajal hoides kõike stabiilset. Kliinilised testid näitavad umbes 92 protsendi edukuse taset selle liigi integreerimisel. Erinevaks teeb need implandid asjaolu, et need eemaldavad täielikult need tüütud rõhapõletikud, mis tekivad tavapärastest ühendustest, ja ülekandevõime on oluliselt parem – umbes 37 protsenti parem kui traditsioonilistel proteesidel. Nende implandite pinnad on loodud kasutades üsna arenenud materjalide ja bioloogia põhimõtteid, mis tähendab, et rakud kinnituvad neile kiiremini. Testid näitavad, et see toimub umbes 68 protsenti kiiremini kui tavapäraste meetodite puhul, ja see viib lõpuks inimeste jaoks loomulikuma käitumismustrini nende asendajatega.

Integreeritud biooniliste põlveühenduste pikkajaline vastupidavus toetab aktiivset, piiramatu liikuvust

Uuringud, mis on viidud läbi mitme aasta jooksul, näitavad, et umbes 85 protsenti neist integreeritud luusüsteemidest jätkab oma tööd isegi pärast viit tõsist igapäevast kasutusaastat. Miks? Tiitane lihtsalt ei kulumine nii kiiresti, ja kui seda kombineerida meie luude loomuliku kohanduvusega, kaob see tüütu stressikaitseefekt. Mida see praktiliselt tähendab? Inimesed suudavad tõsta ja kanda umbes 40% rohkem koormust, kui nad joostavad või hüppavad, võrreldes vanade pesa tüüpi implantaatidega. Ja kuulge seda: peaaegu 90 protsenti kasutajatest teatab, et neil pole ühtegi probleemi liigestega ebaregulaarsetel pindadel käimisel või kergliikumise tegevustel – mis on tegelikult üsna muljetavaldav.

Täiustatud proprioceptsioon ja kasutaja kehastumine funktsionaalse kindluse tagamiseks

Loomuliku sensoorse tagasiside taastamine suurendab psühholoogilist aktsepteerimist ja motoorikontrolli

Uusimad bioonilised põlveliigesed on nüüd varustatud täpsete närvi liidestega, mis jäädvustavad keha loomulikke tunnetusvõimeid. Need seadmed võimaldavad kasutajatel tunda, kus nende jalg asub ja kuidas see liigub, tänu sisseehitatud rõhutunduritele. 2022. aasta uuring näitas ka üsna muljetavaldavat tulemust. Inimesed, kes olid kaotanud liimi ja said neile paigaldatuks need uued proteesid, millega saab tunda puutetungi, tegid tasakaalutesteid umbes 40% paremini kui need, kellel oli tavalised proteesid. Uuringu tulemuste kohaselt kohanesid nad ka keeruliste pindadega ligikaudu 2,3 korda kiiremini. Mis teeb sellest nii erilise? Nende liideste tööpõhimõte koos kehaga vähendab vaimset koormust käigu ajal. Ka kliinilised küsitlused seda kinnitavad, peaaegu 8-st 10-st kasutajast ütles, et nad tunnevad oma kunstlikku ligit rohkem osana endast, mida teadlased nimetavad "liime omandamiseks".

Vastustavate biooniliste põlvesüsteemide kasutamine suurendab amputeeritud inimeste igapäevast mobiilsust ja enesekindlust

Kliinilised uuringud, milles kasutatakse täiustatud bionilisi süsteeme, näitavad, et kasutajad saavutavad igapäevaste tegevuste nagu treppidel liikumine ajal 92% loomulikku käigusümmeetriat. Reaalmaailma testimine toob esile:

• 65% vähendus kompenseerivates liikumistes (nt puusade tõstmine)
• 83% kasutajatest teatab väiksemast kukkumisohust libedatel pindadel
  See suurendatud usaldusväärsus tõstab pikamaa kasutajate iga-päevaseid sammude arvu 27% võrra, kui lähtub taastusravi tulemuste mõõdikutest (2023).

Bioniliste põlveliigeste stabiilsus ja toimivus rasketes keskkondades

Adaptiivne liigese takistus vähendab kukkumisohtu keerukate liikumiste ajal

Tänapäevased edasijõudnud bioonilised põlved kombineerivad hüdraulilised amortiisrid ja nutikad õppesüsteemid, mis muudavad takistust liikumise ajal. Need seadmed analüüsivad teavet, mis tuleb spetsiaalsetest rõhutundlikest tallataskudest ja liikumise jälgimise anduritest, mis on sisse ehitatud jalga. Kui inimene kipub kummuli kukkuma või satub ootamatu tõusule, muutub põlv umbes poole sekundi jooksul jäigemaks, et aidata säilitada tasakaalu. Viimasel aastal avaldatud uuringud näitavad ka üsna muljet avaldavaid tulemusi. Inimesed, kes olid kaotanud oma jalad põlve kohalt, langusid 38 protsenti vähem, kui nad liikusid selliste nutikate põlvedega keerulisi rada, võrreldes traditsiooniliste proteesidega, mis ei oska ise kohanduda.

Ületähtsad trepist ülesminek, kaldete läbimine ja takistuste vältimine kliinilistes testides

Mudelid, millega on varustatud täiustatud mikroprotsessorid, näitavad tegelikke edu, kui neid testitakse tegelikes välitingimustes. Hiljutise 2025. aasta MIT uuringu kohaselt liikusid inimesed, kes kasutasid neid uusi süsteeme, umbes 70 protsenti kiiremini trepist üles võrreldes vanema hüdraulilise versiooniga. Samuti tegid nad umbes 62% vähem vigu, käies ränede ja jäätmetega kaetud kivisest pinnast. Uurimisrühm viitab seadmetesse ehitatud erilistele anduritele kui selle paranduse peamisele põhjusele. Need andurid suudavad tegelikult ette ennustada, mis tuleb järgmisena maastikul, tuvastades kaldenurga muutusi kuni 200 millisekundit enne, kui inimese jalg puudutab maad. See varajane hoiatus võimaldab süsteemil just õigesti reguleerida võimsuse väljundit, nii et üleminekud ühelt pinnalt teisele toimuksid sujuvalt, ilma ähvardavate peatusteta või libastumiseta.