Жақсырақ функционалдық үшін бионикалық жүде буындарындағы жетістіктер

Дамыған интерфейстер арқылы бионикалық жүрекше буындарының нейроналдық басқарылуы

Бионикалық жүрекше буыны мен пайдаланушының жүйке жүйесі арасында нақты уақыт режимінде байланыс орнату үшін қалай нейроинтерфейстер қолданылады

Нейралдық интерфейстер биология мен машиналар арасындағы байланысты өзгертіп жатыр, негізінен протездерге бұлшықеттің электр энергиясын нақты қозғалысқа айналдырады. Бионикалық жүректердің ішіндегі осындай әдемі сенсорлар EMG технологиясы деп аталатын нәрсе арқылы бұлшықеттердің жиырылуын қабылдайды. Бұл шын өмірде нені білдіреді? Олар қадамдарын реттеуге, жүру жылдамдығын бақылауға және әртүрлі жер бетіне шамамен 150 миллисекунд ішінде реакция жасауға мүмкіндік алады. Бұл көздің қарапайым жыпылықтауына қарағанда тезірек. 2025 жылы МИТ-тен шыққан соңғы зерттеулер де өте елеулі нәтижелер көрсетті. Аяқ-қолын жоғалтқан адамдар жаңа интерфейстерді пайдаланған кезде шамамен 92 пайызға жуық нәтижемен кедергілерден құтыла алса, ал ескі типті розеткалы протездер тек шамамен 67 пайыз дәлдікке ие болды. Бұл шын мәнінде күнделікті өмірге үлкен айырмашылық енгізеді.

Агонист-Антагонист Мийоневралды Интерфейс (AMI) Хирургиясы Бұлшықеттердің Кері Байланысын және Қозғалыс Дәлдігін Жақсартады

AMI хирургиясы жұп бұлшықет топтарын қайта біріктіру арқылы жүзеге асырылады, бұл бір-біріне қарсы және бірге жұмыс істейтін бұлшықеттердің табиғи тепе-теңдігін қалпына келтіруге көмектеседі. Науқастар бұл операциядан кейін нервтерден келетін сигналдардың қалыпты ампутация әдістерімен салыстырғанда шамамен 40% жақсарғанын хабарлайды. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Адамдар басқа ойланбастан бұлшықеттерінің қай жерде орналасқанын және қандай кедергіге тап болып отырғанын сезіне алады — бұл қалыпты жағдайдағы тізе үшін тән құбылыс. Өткен жылы Nature Medicine журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, AMI емдеуін алған адамдар толқынды жерде жүргенде шамамен 30 пайызға азырақ түзетулерге мұқтаж болды. Бұл ұзақ жол жүруді психикалық тұрғыдан аз шаршатады, себебі ми әрбір кішкентай сәйкестендіруді тұрақты түзетуге тырыспайды.

Бионикалық тізелердің клиникалық өнімділігі жақсартылған нейрональды интеграция мен пайдаланушыға жауап беруді көрсетеді

Имплантациядан кейінгі зерттеулер бұл озық бионикалық жүректермен адамдар дәстүрлі модельдерге қарағанда шамамен 18 пайызға аз энергия жұмсай отырып, шамамен 23 пайызға тез жүре алатынын көрсетті. Ең бастысы, құрылғының сенсорлары мен нерв ұштары арасындағы екіжақты байланыс арқасында, науқастардың оннан тоғызы жарты жыл ішінде протезіне толықтай бейімделгенін сезінді. Қауіпсіздікке келетін болсақ, тестілеу кезеңдерінде адамдар баспалдақтан 50 пайызға аз түсіп қалды. Бұл түрдегі ми-машина синхронизациясы күнделікті кедергілерден өту кезінде шынымен айырмашылық жасайды.

Динамикалық қозғалыс пен қадам сапасы үшін Микропроцессорлық Басқарылу

Нақты уақыттағы қадамдарды бейімдеу алгоритмдері бионикалық жүректердің жер бедерінің өзгеруіне тегіс жауап беруіне мүмкіндік береді

Бүгінгі күннің алғы қатарлы бионикалық жігерек буындары секундына шамамен елу рет жерде не болып жатқанын анықтау үшін жасанды интеллектпен жұмыс істейтін ақылды процессорларды пайдаланады. Осы құрылғылар жол, саты, тегінсіз жерлер сияқты жергілікті жағдайларда өзгерістерді сезінген кезде буынның қаттылығын, оның иілу дәрежесін және алға қарай қозғалу үшін қажет күшті реттейді. 2024 жылы жарияланған зерттеу де қатты әсер қалдырды. Осындай ақылды жігеректерді пайдаланатын адамдар дәстүрлі механикалық протездерге қарағанда күрделі беткі қабаттарда әлдеқайда сирек сырғиды — шынымен де, 72 пайызға дейін аз сырғу болды! Бұның бәрі мүмкін болғаны — технологиялардың өзара тығыз байланысы арқасында.

• 3D аяқ-қол орнын бақылау үшін инерциялық өлшеу құрылғылары (IMU)
• Жермен контакті күштерін карталау үшін қысым сенсорлары
• Оптималды қадам үлгілерін болжау үшін машиналық оқыту модельдері

Ақылды қозғалыс басқару арқылы энергияның азаюы мен жүрудің тиімділігінің артуы

Клиникалық сынақтар микропроцессорлы басқарылатын жүректердің әлсіреу фазасының механикасы мен тұрақты кезеңдегі энергия қалпына келуіне байланысты жүрген кезде метаболиттік энергия шығынын 18–22% азайтатынын көрсетеді.

Соңғы заманғы нақты уақыттағы қозғалыс басқару зерттеулерінде көрсетілгендей, бұл жүйелер 15°-қа дейінгі көлбеуліктерде табиғи темпін сақтауға мүмкіндік беретін кезде кинетикалық энергияны динамикалық түрде қайта бөледі.

Сүйекпен және бұлшық етпен остеоинтеграциялау және биомеханикалық интеграция

Титан имплантаттар арқылы тікелей сүйекке бекіту сокеттің дискомфортты сезімін жояды және күшті тасымалдауды жақсартады

Титан имплантаттары олардың 30-дан 750 микронға дейінгі аралықтағы әсер етуі арқасында сүйек өсуіне мүмкіндік беріп, барлығын тұрақты ұстап тұратындықтан, тікелей сүйекке бекіту үшін өте жақсы жұмыс істейді. Клиникалық сынақтар бұл түрдегі интеграцияның шамамен 92 пайызға жететін сәттілік көрсеткішін көрсетті. Бұл имплантаттардың ерекшелігі — кәдімгі розеткалардан туындайтын әдеттегі қысым изаларын толығымен жоюы ғана емес, сонымен қатар күштерді де дәстүрлі протеза нұсқаларына қарағанда шамамен 37 пайызға жақсырақ беруі. Бұл имплантаттардың беті қатты дамыған материалдар мен биологиялық ұғымдар негізінде жасалғандықтан, ұлпа жасушалары оған тез түрде жабысады. Зертханалық зерттеулер бұл үдерістің стандартты әдістерге қарағанда шамамен 68 пайызға тезірек жүретінін көрсетеді және нәтижесінде протезаларға мұқтаж адамдар үшін қозғалыс үлгілері табиғи сезіледі.

Интеграцияланған бионикалық тізе буындарының ұзақ мерзімді беріктігі белсенді, шектеусіз қозғалысты қамтамасыз етеді

Бірнеше жыл бойы жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, осы интеграцияланған сүйек жүйелерінің шамамен 85 пайызы тіпті бес жыл бойы күнделікті пайдаланғаннан кейін де дұрыс жұмыс істей береді. Неге? Титан тез тозбайды, сонымен қатар сүйектердің өздігінен реттелу қабілеті арқасында осы әсерді туғызатын стресс-экранирование құбылысы тоқтатылады. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Жүгіру немесе секіру кезінде адамдар ескі жартығышты имплантаттармен салыстырғанда шамамен 40% артық салмақты көтере алады. Міне тағы бір қызық: тіпті тегіс емес беттерде жүру немесе жеңіл спортпен айналысу сияқты әрекеттерді орындаған кезде, пайдаланушылардың оннан тоғызы бұлшық-сүйек жүйесімен мүлдем ешқандай проблема болмайтынын хабарлайды, меніңше, бұл өте қатты әсер қалдырады.

Функционалды сенімділік үшін сезімталдықты жақсарту және пайдаланушының дене сезімін қалпына келтіру

Табиғи сезгіштік кері байланысты қалпына келтіру психологиялық қабылдауды және қимыл-әрекетті бақылауды арттырады

Ең соңғы бионикалық жүнештер енді дененің табиғи сезгіштік қабілеттерін көшіретін жоғары дәрежелі нейронды интерфейстермен жабдықталады. Бұл құрылғылар пайдаланушылардың аяғының қалай орналасқанын және қалай қозғалатынын ішкі қысым сенсорлары арқасында сезінуіне мүмкіндік береді. 2022 жылғы зерттеу де өте тамаша нәтиже көрсетті. Шынайы тактильді кері байланыс алатын бұл жаңа протездерді пайдаланатын аяқ-қолын жоғалтқан адамдар баланс тестерінде қалыпты протез пайдаланатындарға қарағанда шамамен 40% жақсы нәтиже көрсетті. Сонымен қатар, олар күрделі беткі қабаттарға зерттеу нәтижелері бойынша шамамен 2,3 есе тезірек бейімделді. Бұл нәрсенің ерекшелігі неде? Жүру кезінде денемен жұмыс істейтін бұл интерфейстердің жұмыс істеу тәсілі психикалық кернеуді азайтады. Клиникалық сауалнамалар да бұл пікірді растайды, пайдаланушылардың жақын сегізден бірі өз жасанды аяқ-қолымен көбірек байланысқанын сезінгенін, ғалымдар оны «аяқ-қол иелігі» деп атайды.

Жауап беретін бионикалық жүнеш жүйелерін қолдану арқылы ампутация жасалған науқастардың күнделікті қозғалысы мен сенімділігінің артуы

Жетілдірілген бионикалық жүйелерді қолданатын клиникалық сынақтар пайдаланушылардың сатымен көтерілу сияқты әдеттегі әрекеттер кезінде табиғи қадам симметриясының 92%-ына жететінін көрсетті. Нақты әлемдегі тестілеу нәтижелері:

• тепе-теңдікті сақтау үшін қосымша қимылдардың азаюы (мысалы, жамбасты көтеру) – 65%
• пайдаланушылардың 83%-ы судың үстінде сырғанау сияқты беткейлерде құлаудан қорқуының азайғанын хабарлады
  Бұл жақсартылған сенімділік реабилитация нәтижелеріне сәйкес (2023) ұзақ мерзімді пайдаланушылар арасында күнделікті қадам санының 27%-ға өсуіне аударылады.

Қиын орталардағы бионикалық жігер буындарының тұрақтылығы мен өнімділігі

Күрделі қозғалыстар кезінде құлау қаупін азайтатын бейімделетін буын кедергісі

Бүгінгі күннің алдыңғы қатарлы бионикалық жасанды жіліктері гидравликалық демпферлерді қозғалыс кезінде кедергіні өзгертетін ақылды үйрену жүйелерімен ұштастырады. Бұл құрылғылар аяққа енгізілген арнайы қысымды сезгіш табанша мен қозғалысты бақылау сенсорларынан келетін ақпаратты талдайды. Адамдар тосыннан құлап қалғанда немесе күтпеген тосқауылға соқтығысқанда, тепе-теңдікті сақтау үшін жарты секундтан кейін жілік қатайып, қаттыланады. Өткен жылы жарияланған зерттеулер де өте елеулі нәтижелер көрсетті. Осындай ақылды жіліктерді пайдаланған науқастардың тізе үстінен аяғын жоғалтқандарының күрделі жолдармен жүргендегі құлап түсу саны дәстүрлі, өз бетінше бейімделе алмайтын протезбен салыстырғанда 38 пайызға аз болды.

Клиникалық сынақтарда баспалдақпен жүру, көлбеу беттерден өту және кедергілерден аулақ болу мүмкіндігінің артуы

Жетілдірілген микропроцессорлармен жабдықталған модельдер нақты жергілікті жағдайларда сынақтан өткенде шынымен де тиімділік көрсетеді. MIT-тің 2025 жылғы соңғы зерттеуі бойынша, осы жаңа жүйелерді пайдаланатын адамдар көне гидравликалық нұсқалары барларға қарағанда сатымен көтерілуі 70 пайызға жылдам болған. Сонымен қатар, олар ластанған тастақ жерлерде жүгері алғанда шамамен 62% аз қате жіберген. Зерттеу тобы осы жақсарудың негізгі себебі ретінде құрылғыларға енгізілген арнайы датчиктерді көрсетеді. Бұл датчиктер адамның аяғы жерге тимес бұрын 200 миллисекунд бұрын жер бедеріндегі өзгерістерді, көлбеуліктерді алдын ала анықтай алады. Бұл уақытында берілетін ескерту жүйенің қуат шығысын дәлме-дәл реттеуіне мүмкіндік береді, сондықтан бір беттен екіншісіне өту кезінде үздіксіз және сілкінусіз жүреді.