Bionik tizza bo'g'im qanday ishlaydi?

Neyral signallarni qayta ishlash: mushak faollashuvdan harakatni boshqarishgacha

Agonist-antagonist miyoneyralko'prik (AMI) va tabiiy neyral signallar

Bionik tizza bugungi kunda nervlar orqali tanamiz signallarni yuborish usulini nusxalaganligi sababli ancha tabiiy harakatlanadi. Bu Agonist-Antagonist Miyoneyronal Interfeys, qisqartirilgan holda AMI deb ataladigan narsa bo'lib, u asosan birgalikda ishlaydigan mushaklar o'rtasidagi muhim bog'lanishlarni saqlab turadi. Ushbu qurilmalardan foydalangan odamlar sun'iy a'zolarini ancha boshqaruv ostida his etishini aytishadi. O'ttgan yili o'tkazilgan ba'zi tadqiqotlar AMI tizimlarining avvalgisiga qaraganda miya signallarini 34% tezroq qayta ishlashini aniqlagan, degan ma'lumot Frontiers in Neural Circuits jurnalida e'lon qilingan. Bu texnologiyani maxsus qiladigan jihat shundaki, u aslida o'zimizning orqa miya reflekslarimiz kabi ishlaydi. Tizim kishining qolgan mushaklarining soxta tizza bo'g'im bilan o'zaro muloqot qilishiga imkon beradi. Bu esa oyoqning qayerga joylashganligini oylab o'tirmasdan bilish va atrof-muhitda yurish paytida bosish kuchini avtomatik ravishada o'zgartirish imkonini beradi.

Bionik tizza boshqaruv uchun aniq neyral signallarni olish uchun implantatsiya qilingan elektrodlar

Qolgan mushak to'qimasiga zich joylashtirilgan elektrodli massivlar ushbu maydalar mikrovolt signallarini yarim millisekund oralig'ida qabul qilib oladi. Tizim asl harakat ma'lumotlarini barcha fon biologik shovqinlardan ajratib olish uchun aqlli dasturiy ta'minotdan foydalanadi, ya'ni muhim bo'lgan narsalarning aksariyati buzilmagan holda o'tadi. O'ttuz yili Neurosciences sohasidagi ilg'or tadqiqotlar natijasida ekanligi aniqlanganidek, filtrlash jarayoni juda yaxshi ishlaydi va asl signal sifatining taxminan 98 yoki 99 foizini saqlab turadi. An'anaviy sirt EMG uskunalari bilan solishtirganda, implantatsiya qilingan sensorlar foydali signallarni shovqindan ajratishda 60% yaxshiroq ishlaydi. Bu murakkab harakatlarda, masalan, kishi o'tirish holatidan tik turgan holatga o'tayotganda hatto faol bo'lmagan motor birliliklarni ham aniqlashda ularni haqiqatan ham samarali qiladi.

Mushak signallarini suyuq bo'g'in harakatiga aylantiradigan robot boshqaruvchilari

So'nggi yashirin protsessorlar miya signallarini atrofida 27 millisekundda mushak kabi harakatlanish ko'rsatmalariga aylantirishi mumkin, bu esa odatda 50 dan 100 ms oralig'ida bo'lgan inson bo'g'imlarining tabiiy reaktsiya vaqtidan tezroq. Ushbu g'ildirakli boshqaruv tizimlari oddiy harakatlarda harakat namunasini aniqlashni noaniq yer sharoitlarida moslashuvchan o'qish algoritmlari bilan birlashtirish orqali aqlli ishlaydi, bu esa odamlarga sezilarli to'xtovsiz turlicha yurish tezligi o'rtasida o'tish imkonini beradi. 2023-yilda "Neuroinjeneriya jurnali" da e'lon qilingan so'nggi tadqiqotlarga ko'ra, ushbu ilg'or tizimlardan foydalangan odamlar eski mioelektrik texnologiyasiga tayanadiganlarga qaraganda yangi yurish uslubini taxminan 47% tezroq o'rganadi. Bu kabi tezkor moslashuvchanlik javob berish muhim bo'lgan haqiqiy dunyo dasturlarida juda katta farq hosil qiladi.

Signal o'tkazish yo'nalishi: neyromushak kiritilishidan motor reaktsiyasigacha

Bionik bo'g'imning signal yo'nalishi biologik proprioceptsiyani aks ettiradi:

1. Qoldiq mushaklardagi cho'zilishga sezgir ion kanallari mexanik yukdagi o'zgarishlarni aniqlaydi
2. Harakat potentsiallari AMI saqlangan neyron yo'llari orqali tarqaladi
3. Moslashuvchan nazoratchilar bo'g'imlarga xos moment profilini yaratadi
   Bu yopiq tizim narsa tushish kabi simmetriyasiz vazifalar bajarayotganda biologik oyoqlar bilan ishlashda 92% aniqlikka erishadi va ochiq tizim protезlarga qaraganda 33% yaxshiroq natija ko'rsatadi (Clinical Biomechanics, 2023).

To'g'ridan-to'g'ri tuzilma integratsiyasi: Bionik tizza tizzasini suyak va mushaklarga ulash

Zamonaviy bionik tizza tizimlari to'g'ridan-to'g'ri biologik integratsiya orqali oldiniga qiyoslanmas darajada barqarorlikka erishadi. Tashqi siqishga tayanadigan an'anaviy gilamli protеzlardan farqli o'laroq, keyingi avlod dizaynlari sintetik komponentlarni tabiiy tuzilmaga birlashtirib, kuchni uzluksiz uzatish hamda neyron aloqasini ta'minlaydi.

Osseointegrirovanniy mexanoneyron protеzi (OMP) va e-OPRA implant texnologiyasi

Osteointegratsiyalangan mexanoneyral protезлар ёки ОМР бедро суяги қолган қисмига титан имплантатларни ўрнатиш оркали ишлатилади, улар вақт ўтиши билан сўяқ билан боғланиб кетади, бу жараён остеоинтеграция деб аталади. e-OPRA деб аталадиган янги тизим бу тушунчани эгатланганда, механик куч таъсирида электр токи ҳосил қилувчи материаллардан ясалган махсус датчиклардан фойдаланади. Ушбу датчиклар инсон ҳаракатланиши давомида суяқка қандай куч таъсир қилаяотганлигини аниқлаб, лестничка чиқиш каби кундалик вазифалар давомида даражали такомиллаштириш имкониятини беради. Ўтган йили Smithsonian Magazine да нашр этилган тадқиқотга кўра, ушбу илғор протезлардан фойдаланувчи беморларнинг гнездо атрофида босим тушиши натижасида ҳосил бўладиган яралари оддий усулларга қараганда деярли уч четтини камайган, шунингдек, улар аъзонинг ўз ўрни ва ҳаракати ҳақида анча яхши маълумот олади.

Юқори барқарорлик ва юкни тақсимлаш учун суяқка махкамланган имплантатлар

Skeletga mahkamlangan protezlarning asosiy afzalligi — bosimni yumshoq to'qimalarga emas, balki suyaklarga taqsimlashidir. 2024-yildagi so'nggi tadqiqot shuni ko'rsatdiki, bunday implantlar odam keskin yo'nalishini o'zgartirganda taxminan 3,8 Nyuton metrga teng bo'lgan buruvchi kuchlarga chidashi mumkin, bu esa oddiy gilzma protезlarning ushlab turadigan kuchidan taxminan ikki baravar yuqoriroq. Yana bir katta afzallik — bu suyakka bevosita mahkamlanish tufayli vayron qiluvchi pistonlyash effekti butunlay yo'qoladi, bu esa aksariyat bemorlarda uchraydigan muammo hisoblanadi. O'rganishlar natijasida, oyoqni tizza yuqorisidan yo'qotgan bemorlarning taxminan uchdan ikkisi an'anaviy protezlardan foydalanganda muntazam ravishada shu muammoga duch kelishini aniqlangan.

BiomekaniK samaradorligini oshirish uchun to'g'ridan-to'g'ri mushak va skelet integratsiyasi

So'nggi protetik texnologiyalar tizzalarning qoldig'i bilan robot qismlarini bevosita bog'laydigan nerv-tomur bog'lanishlari bilan suyaklarning birlashish usullarini birlashtiradi. Bu ikki yondamas yondosh ishlaganda harakat paytida son mushaklarining koordinatsiyasini yaxshilash imkonini beradi. MITning biotexnik laboratoriyasidagi sinovlar 2025-yildagi yurish testlarida bu tizim tabiiy tizza funktsiyasiga juda yaqin, atrofatan 89% natural harakat namunalari bilan natija berishini ko'rsatdi. Haqiqiy dunyo natijalari ham ajoyib. Ushbu ilg'or tizimlardan foydalangan odamlar an'anaviy patokli bionik tizzalardan foydalananlarga qaraganda poydevorlarni ancha tezroq chiqishlari mumkin, so'nggi klinik tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ularning chiqish tezligi taxminan 82% ga oshgan.

Jarro'lik innovatsiyasi: Kuchaytirilgan fikr-mulohaza uchun AMI protsedurasi va mushaklarni juftlash

AMI jarrosi: tabiiy agonist-antagonist mushak dinamikasini tiklash

Standart amputatsiya protseduralari harakatni yaratish uchun birgalikda ishlaydigan muhim mushak guruhlarini kesib tashlaydi. Endi Agonist-antagonist miyonevral interfeys (AMI) deb nomlanuvchi yangi jarrohlik usuli mavjud bo'lib, bu usul operatsiyadan keyin qolgan oyoqqa ichki tomondan ushbu mushak jamoalarini qayta ulaydi. Bu oddiy amputatsiya paytida shikastlangan tananing tabiiy aloqa tizimini tiklashga yordam beradi. Mushaklar o'zaro normal oldinga va orqaga harakat munosabatini saqlab qolsa, protez qurilmalar nerv tizimidan keladigan signallarni ancha yaxshi o'qiy oladi. O'ttgan yili Nature Medicine jurnalida e'lon qilingan tadqiqot ma'lumotlariga ko'ra, laboratoriya sinovlari ushbu signallarni talqin qilishda taxminan 92% muvaffaqiyat darajasini ko'rsatdi. Ushbu davolanishdan foydalangan bemorlar an'anaviy protez tomog'i bilan foydalanadigan odamlarga nisbatan noaniq harakatlarda taxminan 37% kamroq duch keladi. Eng muhimi, ular oyoqni egish va to'g'rilash ustidan haqiqiy nazoratga ega bo'ladi, buning uchun faqat maxsus mushaklarni qisqartirish yetarli, yo'qolsa funksiyani mexanik ravishda qo'llab-quvvatlash uchun protez qurilmasiga tayanmasdan.

Sensor tizimi va intuitiv boshqaruvni ta'minlash uchun mushaklarni qayta ulash usullari

AMI jarrohiysi mushak spindllari va cho'zilish retseptorlari o'rtasidagi muhim aloqalarni faol saqlash orqali jismimiz tabiiy ravishda narsalarni qanday his etishini bilan ishlaydi. Jarrohlar suyaklarni qayta biriktirganda, miyaga kuchliroq signallar jo'natilishini ta'minlash uchun ulardagi taranglikni ehtiyotkorlik bilan sozlaydilar. MIT tadqiqotchilari 2024-yilda o'tkazgan sinovlarda shu operatsiyadan o'tgan odamlar to'siq saroylarida qiyin relyefda harakatlanayotganda taxminan 0,83 soniya tezroq reaksiya berishini aniqlagan. Ikki tomonlama aloqa bemorlarga tizzalarini bukkanida haqiqiy qarshilikni his qilish imkonini beradi, bu esa nerv tizimi butun bo'lgan kishi kabi tabiiyroq yurishga yordam beradi. Ko'pchilik AMI jarrohiyasidan o'tgan bemorlar protezlari operatsiyadan taxminan uch oy o'tgach juda tabiiy tuyulishini aytishadi. An'anaviy usullardan foydalangan bemorlarga qaraganda, ular ko'pincha narvonlarda yuqoriga chiqishda hamda o'tirish holatidan turgan holatga o'tishda ancha ishonchli harakat qilishadi, degan ma'lumotlar keltirilmoqda.

An'anaviy soket protезlariga nisbatan afzalliklari: Qulaylik, Barqarorlik va Boshqaruv

Uzoq muddat foydalanish va harakatlanishda soketga asoslangan protеzlarning cheklovlari

Soketga asoslangan protеziklar hali ham kundalik foydalanish va qulaylik muammolari bilan kurashmoqda. Ulardan foydalanuvchilarning aksariyati tanasiga mahkam bosadigan qattiq soket tufayli terisi jiralash yoki yaralar paydo bo'lishi haqida shikoyat qiladi. So'nggi o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatdiki, uzoq muddat foydalanuvchilarning taxminan uchdan ikki foiziga faqat ikki yil ichida bunday muammolar duch keladi. Bu protеziklarning ishlash tamoyili shovqinli harakatlarni tabiiy amalga oshirish imkonini cheklaydi va ko'plab nogironlarga narvonlar va egri yo'llar bilan harakatlanishni xususan qiyinlashtiradi. Bemorlarning oltidan besh qismi kun davomida qoldiq oyoqning hajmida o'zgarishlar bilan duch keladi, bu esa yurish yoki harakatlanish paytida barqarorlikni saqlashni yanada qiyinlashtiradi.

To'qimalarga integratsiya qilingan biyonik tizza tuzilmalari bilan yaxshiroq boshqaruv va qulaylik

To'g'ri uzoqqa yetmaydigan a'zolar bilan integratsiya qiluvchi biyonik tizza bo'g'imlari, suyaklarni ham, mushaklarni ham ulash orqali an'anaviy protezlarda uchraydigan ko'plab muammolarni hal etadi. Yangi osseointegrirovanniy tizim quvurlardan kelib chiqadigan noqulay bosim nuqtalaridan xalos qiladi va og'irlikni oyoq bo'ylab yaxshiroq taqsimlaydi. Sinovlar eski modellar bilan solishtirganda kuchlarning tarqalishida taxminan 40% dan ortiq yaxshilanish borligini ko'rsatdi. 2025-yildagi so'nggi tadqiqot shuni aniqladiki, ushbu ilg'or tizza protезlaridan foydalangan odamlar harakat namunalari deyarli tabiiyiga mos kelgan holda yurishlari mumkin, tadqiqotda bu ko'rsatkich taxminan 92% ga teng ekan. Shu bilan birga, ularning mushaklaridan implantga etib boradigan signallar ancha tezroq bo'lib, reaksiya vaqti faqat 12 millisekundgacha qisqardi. Bu oddiy quvur ulanmalari bilan kuzatiladigan ko'rsatkichga nisbatan taxminan 40% tezroq. Barcha tizim juda silliq ishlagani uchun yurish paytida kompensatsiya harakatlari kerak bo'lmasligi kamayadi. Bu bemorlarning qoldirilgan oyoqlarida vaqt o'tishi bilan bo'g'in kasalliklari rivojlanish ehtimolini sezilarli darajada kamaytiradi, hatto bu xavfni taxminan 40% ga yaqin darajada kamaytirishi ham mumkin.

Amaliy Funktsionallik: Kunningi Faoliyatdagi Elektr Bionik Tizza Bo'g'imlarining Samaradorligi

Adaptiv Bionik Tizza Nazorati bilan Narvonlar, Shoxobchalar va To'siqlardan O'tish

Bugungi bionik tizza bo'g'imlari kundalik vaziyatlarni qanday hal etishda juda ta'sirli. 2023-yilda Nature Medicine jurnalida e'lon qilingan so'nggi tadqiqotga ko'ra, eski gilamchali protetiklar bilan solishtirganda, yangi to'qima integratsiyalangan tizimlardan foydalangan odamlar narvonlarda yuqoriga va pastga harakatlanayotganda taxminan 73 foiz kamroq noaniq sozlamalarga ega bo'lishgan. Sababi? Ushbu ilg'or tizza bo'g'imlarida robotlashtirilgan nazoratchilar har soniyada 50 marta tizza bo'g'imidagi qarshilikni sozlaydi. Bu ularga hech qanday sezilarli kechikishsiz bir sirtidan ikkinchisiga silliq o'tish imkonini beradi. Har bir tizzaning ichida giroskoplar va akselerometrlar deb ataladigan mayda sensorlar mavjud bo'lib, ular inson qaysi sirt ustida yurayotganini aniqlaydi. So'ngra muvozanatni saqlash uchun kerak bo'ladigan kuch miqdorini sozlaydi, bu esa nam beton yoki ohaktosh yo'llar kabi xavfli joylarda slipdan qochishda ayniqsa muhim yordam beradi.

Yurish, yugurish va o'tish vazifalarini bajarish paytida dinamik harakat qobiliyati

Quvvatlangan biyonik tizza natural biyomekaniqani uchta asosiy yangilik orqali takrorlaydi:

• O'zgaruvchan so'nish aktuatorlari toponchi urilish paytida ta'sir etuvchi kuchni 40% ga kamaytiradi
• Болжовчи алгоритмлар safar bosqich o'tishlarini 98% aniqlikda bashorat qilish
• Moment kuchaytirish pulyatlar davrida tananing og'irligining 2,5 barobarigacha bo'lgan yuklamalarni qo'llab-quvvatlash

2025-yilgi Science nashri suyakka mustahkamlangan tizimlar yordamida foydalanuvchilarning an'anaviy protezlarga nisbatan 58% dan 92% gacha ishonch bilan 15° qiyalikda yurishini yakunlaganligini ta'kidladi. Moslanuvchan boshqaruv tizimi biologik tizza reflekslarini namoyon etib, qo'lda sozlashsiz avtomatik ravishda yurish (0,6–1,8 m/soniya) va yugurish (2,4–4,5 m/soniya) rejimlari o'rtasida o'tish imkonini beradi.

Ushbu yutuqlar pastki oyoq protezlarining asosiy qiyinchiliklarini hal etadi va sun'iy harakat shakllarini tiklash uchun neyron integratsiyasini mexanik aniqlik bilan birlashtiradi.

Ko'p so'raladigan savollar

Agonist-antagonist miyonerv tarmog'i (AMI) nima?

AMI — bu birgalikda ishlovchi mushaklarni ulovchi tizim bo'lib, sun'iy o'choqlarni boshqarish uchun tabiiy signallarni uzatish va yaxshiroq nazorat qilish imkonini beradi.

Biоnik tizza implаntlаngаn elektrodlаr qаndаy ishlаydi?

Implаntlаngаn elektrodlаr qolib turgаn mushak to'qimаsidаgi neyron signаllаrini olib, biologik shovqinni foydаli signаllаrdаn аjrаtish оrqаli аniq bоshqаrishni tа'minlаydi.

Osseointegrlangan mexanoneyron protеz (OMP) qаndаy аfzalliklаrgа egа?

OMP protеz kompоnеntlаrini suyagа bеvоsitа mahkаmlаsh оrqаli yuqori bаrklik vа yuk tаqsimotini tа'minlаb, gil'zа bilаn bоg'liq muаmmolаrni bаrtаfоsh etаdi.

Biоnik tizza operatsiyasi harakatlanishni qаndаy yaxshilаydi?

AMI protseduralarini o'z ichiga olgan biоnik tizza operatsiyasi tabiiy mushak dinamikasini tiklaydi va protеz qurilmalarni bоshqarishdа yaxshiroq sezgiy feedbacki hamda nazoratni tа'minlаydi.

Gil'zaga asoslangan protеzlarga nisbatan to'qima-integratsiyalangan protеzlarning afzalliklari qanday?

To'qima-integratsiyalangan tizimlar bosim nuqtalarini bartaraf etish orqali hamda tabiiy harakat na-munalarni ta'minlash orqali qulaylik, barqarorlik va boshqaruvni yaxshilaydi.