Миоэлектрикалық қолды дәстүрлі протез қолмен салыстырғанда қандай артықшылықтары бар?

Бұлшықет сигналдары арқылы интуитивті, жоғары дәлдіктегі басқару

Миоэлектрические қолдар ампутациядан кейін қалған бұлшықеттерден түсетін электрлік сигналдарды қауып алу арқылы жұмыс істейді. Біз бұл барлық процесті электромиография, немесе қысқаша ЭМГ деп атаймыз. Адам жоғалтқан қолын ашуды немесе лақап құрып жұмуды қалайтын кезде, бұл құрылғылар организмнің ішінде жүріп жатқан нейромышечный белсенділікті шынымен сезеді. Содан кейін ол адамның не істеуді ниет еткенін протез қолдың нақты қозғалысына аударады. Нақты сенсорлар құрылғы иыққа бекінетін орында орналасқан. Бұл кішкентай құрылғылар бұлшықеттердің жиылуын ұстайды, бірақ сонымен қатар әртүрлі фондық интерференцияларды елемеуі керек. Осы уақытта олар биологиялық сигналдарды күшейтеді, сондықтан жүйе пайдаланушының өзінің протездік аяғымен не істегісі келетінін дұрыс түсіне алады.

ЭМГ-ның табиғи қимыл ниетін тануға қалай мүмкіндік беруі

ЭМГ-жүйелері әртүрлі қол қозғалыстары кезінде бұлшықеттердің жанама әсер етуінің өзіндік сипатын қабылдайтын электродтардың орналасуына негізделген. Мысалы, біреу қолымен кофе стағанын көтергісі келеді деп ойласын. Сенсорлар шынымен де қолдың алдыңғы бөлігіндегі бұлшықеттердің кішкентай тырысуларын қабылдайды да, осы ақпаратты өңдеу құрылғыларына жібереді. Негізгі талдау кезеңіне көшуге дейін бұл шамалы сигналдарды артқы фондық кедергілерден тазартып, қажетті деңгейге дейін күшейту керек. Содан кейін бағдарламалық қамтамасыз ету бөлігі іске қосылады: ол тазартылған сигналдарды қысып ұстау, толық құлақтап ұстау немесе бұралу сияқты әртүрлі құлақтау тәсілдеріне сәйкес белгілі үлгілермен салыстырады. Қазіргі заманғы ең жақсы ЭМГ-жүйелері сигналдардың бірнеше нүктеден қалай таралатынын талдай отырып, адам қолымен не істеуді қалайтынын шамамен 95% уақытта дұрыс анықтай алады. Бұл адамдардың әртүрлі қол қозғалыстары арасында сауықсыз ауысуын қамтамасыз етеді, яғни олар әрбір қозғалыс үшін реттеулерді қолмен тұрақты түрде өзгертуге мәжбүр болмайды.

Қазіргі заманғы миоэлектрлік қолдарда нақты уақытта үлгілерді тану және бейімделуші оқыту

Ең соңғы процессорлар конвульюциялық нейрондық желілермен (CNN) жабдықталған, бұл нақты уақытта ЭМГ деректерін талдау арқылы қимылдарды түсіну сапасын үнемі жақсартады. Жүйелер бұлшықеттердің белсенділену уақыты мен күшіндегі өзгерістерді анықтап алады, осылайша реакциялар нақты жағдайға бейімделіп отырады. Мысалы, адам бір затты ұзақ пайдаланғаннан кейін ұстау күшін жоғалтса — бұл адам шаршайтын кезде жиі кездеседі, — онда жүйе автоматты түрде қозғалтқыштың шығысын реттеп, жұмыс істеу сапасын тұрақты ұстайды. Зерттеулер бұндай бейімделулер ең керек емес қимылдарды шамамен 29 пайызға дейін азайтатынын және күшті қолдануды тұрақты ететінін көрсетті — шынымен де 22 пайызға жақсартады. Бұл барлығы күнделікті қайталанатын әрекеттерді орындау үшін ақыл-ой жұмысының көлемін азайтады.

Ыңғайлылықты арттыру және пайдаланушының шаршайтындығын азайту

Құралдар мен механикалық кабельдерден бас тарту: Түбегейлі әрекетті жеңілдету

Көне стиліндегі дене энергиясымен жұмыс істейтін протездер иықтағы трос арқылы бекітілген шелектер арқылы жұмыс істейді, ол адам денесін қозғаған кезде қолды тартады. Бұл механикалық байланыстар иық пен қолдарда қысым пайда болуына әкеледі, нәтижесінде негізгі функцияларды орындау үшін адам қосымша қимылдар жасап теңгеруге мәжбүр болады. Осындай теңгеру әрі қарай теріде жаралардың пайда болуына, тұрақты ауыруға және қозғалыстың шектеулі болуына әкеледі. Миоэлектрлік қолдар бұл мәселені түбегейлі басқаша шешеді. Олар иық бұлшықеттерінің қалдықтарынан электрлік сигналдарды қабылдайтын теріге орнатылған кішігірім сенсорларды пайдаланады. Содан кейін осы сигналдар тарту немесе итеруді қажет етпейтін нақты қол қимылдарына айналады. Өткен жылы «Жаңарту бойынша зерттеулер мен дамыту журналы» (Journal of Rehabilitation Research & Development) жариялаған зерттеуге сәйкес, осы назбаның тросы мен шелектік жүйелерден арылу бұлшықеттердегі кернеуді шамамен екі үштен бірге дейін азайтады. Жаңа модельдерге көшкен адамдар қолданып отырған заттарды сындырмай ұстау немесе ұзақ уақыт ыңғайлы терезе теру сияқты әрекеттерді әлдеқайда оңай орындай алатынын байқайды. Енді тартқыш механизмдерді ыңғайсыз бейберекетке әкелетін реттеулермен немесе уақыт өте келе ауырсыну туғызатын ыңғайсыз қалыптармен айналысу қажет емес.

Төменгі метаболизм қажеттілігі — әсіресе балалар мен белсенді ересек пайдаланушылар үшін маңызды

Дене қуатымен жұмыс істейтін протездерді пайдалану денсаулыққа нақты әсер етеді. Зерттеулер бұл жүйелерді пайдаланатын адамдардың өткен жылы Clinical Biomechanics дереккөзіне сәйкес, дүкенге барып тағам сатып алу сияқты күнделікті әрекеттерді орындағанда 30-50 пайызға артық калория жағатынын көрсетеді. Қосымша энергия шығыны өсу кезеңіндегі денелерге даму үшін осы калориялар қажет болғандықтан, балаларға ерекше қиындық туғызады. Шыдамдылық талап ететін міндеттерді орындау керек болатын белсенді ересек адамдар да қосымша жұмыс көлемімен қиындық баса алады. Микроток құрылғылары олардың батареямен жұмыс істейтін қозғалыс жүйесі арқасында осы проблеманы шешуге көмектеседі. Бұл жаңа модельді киіп жүрген балалар шынымен дәстүрлі протездермен жүргенге қарағанда жүрген кезде оттегіні шамамен 40% аз тұтынады. Ересек адамдар да шаршамай ұзақ уақыт жұмыс істей алатынын байқайды. Метаболизмнің жақсаруы көбірек адамның жалпы алғанда протезге бет бұруына ықпал етеді. Жас қолданушылар ойындар ойнауға және мектептегі іс-шараларға қатысуға қайта оралады, ал ересектер велосипед тебу немесе жаяу жүру маршруты сияқты сыртқы серуендерді арнайы бекітулер арқылы тамашалауы мүмкін.

Бағдарламаланатын хват және күш арқылы функционалды тәуелсіздікті арттыру

Күнделікті тапсырмалар үшін көпфункциялы хват режимдері мен бейімделуші күштік бақылау

Алдыңғы қатарлы мүмкіндіктері бар миоэлектрлік қолдар пайдаланушының күні бойы істейтін әрекеттеріне сәйкес өздерін баптайтын дәлдік, үшаяқты және қуатты хват тәрізді әртүрлі ұстау параметрлерімен жабдықталған. Жүйе не болып жатқанын анықтау үшін енгізілген сенсорларды пайдаланады. Заттармен жұмыс істеу кезінде бұл протездер адам қолданып отырған нысанның сипатына қарай ұстау күшін өзгерте алатын икемді күштік басқару деп аталатын мүмкіндікке ие. Мысалы, жұмыртқа сияқты сезімтал заттарды алғанда немесе машина багажниктен азық-түлік қаптарын көтергенде баптауларды қолмен тұрақты түрде өзгерту қажет болмайды. Бұл құрылғылар сонымен қатар кездейсоқ нәрселерді тастап алмау үшін немесе ұстап отырған нәрсені сындырмау үшін қысымға сезімтал қозғалтқыштарға ие, бұл адамдардың барлық уақыт бойы ұстау күші туралы ойланбауына және тапсырмаларының басқа жақтарына назар аударуына мүмкіндік береді. Барлық бұл функциялардың артында барлық нәрсені көбінесе тегіс жұмыс істеуге қол жеткізетін таңбалық емес дауылсыз ток технологиясы жатыр. Ұстау күші жағдайларда нысандармен әрекеттесу кезінде қолдың қаншалықты қауіпсіз және жауап ретінде сезілетінін өте жақсы бақылау үшін ньютонның үлестеріне дейін өлшенеді.

Алысқа басқару және бағытталған бұлшық еттерді қайта иннервациялау (TMR) үйлесімділігі

Қазір нарықта смартфон қосымшалары бар, адамдар жыбының баптауларын нақты уақыт режимінде – мысалы, жылдамдықты басқару, қаншалықты күштеп сығу керек екендігі немесе әртүрлі режимдер қашан іске қосылатыны сияқты – емханаға бармай-ақ реттей алады. Бұл тағы да қызықтыратыны – ол «бағытталған бұлшық еттерді қайта иннервациялау» немесе қысқаша TMR деп аталатын нәрсемен үйлесіп жұмыс істейді. Бұл операция негізінен ампутацияланған аяқ-қолдың жүйкелерін алып, оларды дененің белгілі бір нүктелеріне таза сигналдар жіберу үшін қайта бағыттайды. Нәтижесінде? Қазіргі заманғы протездер бұл бұлшық ет импульстерін өте жақсы оқиды, сондықтан адам бір мезгілде білекін бұра алса, саусақтарын қозғай алады. Ал иық деңгейінде қолын жоғалтқан адамдар үшін бұл комбинация мүмкіндіктердің жаңа дүниесін ашады. Олар шынайы қимылдайтындай пропорционалды реттелетін, табиғи рефлекс сияқты сезілетін бақылауды алады.