Kontrola sprzężenia zwrotnego w protetyce
Podczas sięgania po przedmiot czuciowe sprzężenie zwrotne z udziałem mięśni, stawów i układu wzrokowego pomaga ciału we wprowadzaniu niewielkich poprawek, umożliwiających precyzyjne i szybkie dosięgnięcie celu. To sprzężenie zwrotne pomaga nie tylko jednorazowo. Wywołuje ono zmiany w zaangażowanych w czynność obwodach neuronalnych, tak by następnym razem zadziałały "lepiej" — przypomina to naukę jazdy na rowerze. Podstawową zasadą działania dostępnych obecnie interfejsów mioelektrycznych jest dekodowanie elektrycznej aktywności mięśni szkieletowych poprzez elektromiografię (EMG) w celu zastąpienia lub naprawienia utraconej funkcji ruchowej. Dysponujemy wprawdzie wiedzą na temat stosowania sprzężenia zwrotnego w reedukacji nerwowo-mięśniowej, pozostaje ona jednak nadal w stadium laboratoryjnym i potrzebny jest pomost, który umożliwi wykorzystanie tej wiedzy. Celem finansowanego przez UE projektu MYOSENS (Myoelectric interfacing with sensory-motor integration) było stworzenie tego pomostu z pomocą konsorcjum znanych na całym świecie zespołów akademickich i przemysłowych. Uczestnicy projektu jako pierwsi zajęli się systematycznym badaniem efektów integracji czuciowo-ruchowej w dwóch bardzo ważnych zastosowaniach: mioelektrycznej kontroli protetycznej i rehabilitacji czynności po udarze. Koncepcja ta wymaga przesyłania do użytkownika informacji dotyczących stanu protezy lub robota rehabilitacyjnego. Naukowcy opracowali więc platformę symulacyjną działającą w czasie rzeczywistym, która umożliwia projektowanie i testowanie komponentów systemu protetycznego. Posłużyła ona do ustalenia zmiennych sprzężenia zwrotnego, które można mierzyć i przesyłać. Dogłębniejsze poznanie relatywnej wagi tych zmiennych doprowadziło do zdefiniowania pełnego systemu protetycznego o pętli zamkniętej, zapewniającego optymalną kontrolę chwytu. Partnerzy przemysłowi wyprodukowali już dwa roboty do rehabilitacji: RehaArm do rehabilitacji kończyny górnej i barku oraz Amadeo — do rehabilitacji palców i dłoni. Żaden z nich nie umożliwiał jednak pobierania i przetwarzania online wielokanałowych sygnałów EMG. Partnerzy akademiccy projektu MYOSENS opracowali odpowiednie oprogramowanie i zostało ono wbudowane w oba systemy robotyczne. W ramach projektu MYOSENS prowadzono systematyczną analizę włączenia oddziaływania sensoryczno-motorycznego do protetyki i robotyki — dwóch najważniejszych technologii rehabilitacyjnych. Powstała struktura kontroli o pętli zamkniętej zwiększy znacząco możliwości tych systemów rehabilitacyjnych. Na rynku nie są obecnie dostępne urządzenia obsługujące taki system, więc odkrycia projektu przyniosą znaczące korzyści społeczno-ekonomiczne w najbliższej przyszłości. Potencjał rynkowy tego rozwiązania jest ogromny, a perspektywy dla pacjentów są niezwykle obiecujące.
Słowa kluczowe
Protetyka, nerwowo-mięśniowy, MYOSENS, interfejs mioelektryczny, integracja czuciowo-ruchowa, robotyka
