Nowa bioniczna noga przywraca sprawność osobom po amputacji: „Czuję, jakby była częścią mojego ciała”.

Hugh Herr był nastoletnim alpinistą, który 43 lata temu stracił obie nogi po ich zamarznięciu i uszkodzeniu tkanek podczas wspinaczki na Mount Washington (New Hampshire, USA). Ta osobista tragedia nie tylko zmieniła jego życie, ale także cel: na zawsze zmienić technologię stosowaną w przypadku amputacji. Dziś jest jednym z czołowych światowych ekspertów w dziedzinie bioniki i właśnie dokonał przełomu, który przełamuje barierę w projektowaniu protez, która niewiele zmieniła się od dziesięcioleci. Wreszcie, bioniczna noga to coś więcej niż tylko przywrócenie sprawności.

Ten inżynier, który w 2016 roku otrzymał nagrodę Księżniczki Asturii za badania , kieruje rozwojem zaawansowanych bionicznych protez nóg, które naśladują ruch człowieka, a także ortez stawu skokowego i stopy w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Chodzi, biega, a nawet wspina się na wysokie wysokości, korzystając z bionicznych nóg, które pomógł zaprojektować. Wraz z zespołem naukowców z MIT Yang Tan Collective , Herrowi udało się pójść o krok dalej, z ambicją, która — jak w górach — zawsze mierzy wyżej. Stworzył bioniczną protezę, która łączy się z mięśniami i nerwami ciała; pozwala to osobom z amputacjami powyżej kolana poruszać się z większą zwinnością niż w przypadku tradycyjnych urządzeń rehabilitacyjnych.

Nowy system, zwany osteointegrowaną protezą mechanoneuralną (OMP), zawiera implant zakotwiczony w kości udowej oraz interfejs mięśniowo-nerwowy, który naśladuje zachowanie mięśni, zgodnie ze szczegółami zawartymi w artykule naukowym, który Herr i jego zespół opublikowali dzisiaj w czasopiśmie Science . Dzięki tej technologii osoba po amputacji może nie tylko poruszać protezą z większą precyzją, ale także odzyskać czucia, takie jak pozycja czy ruch utraconej kończyny. „Nasza proteza jest wyjątkowa, ponieważ jest bezpośrednio połączona z kością, a implant zawiera kable, które przesyłają sygnały neuronowe” – wyjaśnia Herr w rozmowie wideo z dziennikiem EL PAÍS.

Dołącza do niego młody naukowiec Tony Shu , którego badania doktoranckie ukształtowały i stały się podstawą niedawno opublikowanego artykułu. „Kiedy dołączyłem do laboratorium w MIT, otwierało się wiele nowych możliwości, ale podczas studiów magisterskich i doktoranckich poczyniliśmy ogromne postępy” – wspomina. W badaniach klinicznych wzięły udział dwie osoby po amputacjach powyżej kolana. Początkowo naukowcy podchodzili do sprawy ostrożnie, dążąc jedynie do przywrócenia chodzenia i podstawowej sprawności ruchowej, ale z czasem zaobserwowali, że uczestnicy byli w stanie wykonywać bardziej złożone zadania.

W każdym przypadku system OMP zapewniał doskonałą mobilność w różnych ruchach nóg w rzeczywistych sytuacjach. Pacjenci byli w stanie poruszać się z naturalnością, która wcześniej wydawała się nieosiągalna, na przykład chodząc po nierównym terenie, płynnie wstając z krzesła czy kopiąc piłkę . Nawet z jednym zmotoryzowanym stawem, wolontariusze stwierdzili: „Proteza sprawia wrażenie części mojego ciała”.

Naśladuj siłę ludzkich mięśni

System jest wyposażony w silniki zasilane bateriami litowo-jonowymi. Dzięki temu proteza z napędem silnikowym generuje siłę, która wspomaga takie czynności jak wchodzenie po schodach. Osiągają to poprzez naśladowanie pracy mięśni, umożliwiając bardziej zwinne i świadome ruchy. „Byliśmy pierwszymi, którzy zintegrowali chirurgię nerwowo-mięśniową, implant osteointegrowany i kontroler robota w jednym systemie” – mówi Tony Shu.

Jednym z głównych ograniczeń protezy jest to, że obejmuje ona tylko kolano . Ludzka noga jest jednak bardziej złożona, ponieważ kostka i stopa również wykonują złożone ruchy. „Nie zapewnia ona tych dodatkowych stopni swobody” – przyznaje młody badacz.

Choć wynalazek wciąż napotyka pewne trudności, naukowcy są optymistycznie nastawieni. Systemy integrujące się bezpośrednio z ciałem – takie jak OMP, który łączy kości, mięśnie i nerwy – stanowią początek, być może, nowej generacji urządzeń. Rodzaju protezy, która nie tylko przywraca mobilność, ale także istotną część ludzkiego doświadczenia.

Dla Hugh Herra kolejnym wyzwaniem jest udoskonalenie odczytu sygnałów mięśniowych, ponieważ obecnie wykorzystują wszczepiane elektrody do zrozumienia intencji użytkownika. „W przyszłości planujemy zastosować czujniki magnetyczne na skórze” – mówi. Celem jest dokładniejszy pomiar ruchu i siły mięśni.

„Jeśli szukasz analogii, pomyśl o Formule 1 lub eksploracji kosmosu. Te obszary wykorzystują technologię do granic możliwości, a potem te postępy docierają do przeciętnego konsumenta. Nie spodziewamy się, że ta proteza kiedykolwiek trafi na rynek, ale wierzymy, że kilka jej komponentów tak” – podsumowuje Shu.