Τι πρέπει να γνωρίζετε
- Η εφαρμογή μιας προσθετικής θήκης μπορεί να αλλάξει μέσα στην ίδια ημέρα.
- Η κακή εφαρμογή είναι ένας σημαντικός λόγος εγκατάλειψης των προσθετικών μελών.
- Η Meablex ανέπτυξε ρυθμιζόμενη θήκη που προσαρμόζεται από τον ίδιο τον χρήστη.
- Νέοι μαγνητικοί αισθητήρες ανιχνεύουν τις μυϊκές κινήσεις με μικρότερη επίδραση από τον ιδρώτα.
- Η τεχνολογία αναμένεται να δοκιμαστεί κλινικά πριν κυκλοφορήσει στην αγορά.
Ένα προσθετικό χέρι που εφαρμόζει τέλεια το πρωί μπορεί μέχρι το απόγευμα να έχει γίνει ενοχλητικά σφιχτό. Η άσκηση, η ζέστη και το φυσιολογικό πρήξιμο του άκρου μπορούν να αλλάξουν την εφαρμογή μέσα σε λίγες μόνο ώρες. Για πολλούς ακρωτηριασμένους, αυτή η καθημερινή απρόβλεπτη μεταβολή αρκεί για να σταματήσουν εντελώς να χρησιμοποιούν το προσθετικό τους άκρο. Πρόκειται για ένα μικρό μηχανικό πρόβλημα με μεγάλο ανθρώπινο κόστος.
Σχεδόν 24 εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο ζουν με απώλεια του άνω άκρου ή του χεριού. Ακόμη και στις πλούσιες χώρες, μόλις περίπου οι μισοί έχουν δοκιμάσει ποτέ ένα προσθετικό μέλος, ενώ περίπου το 35% έως 40% από όσους το χρησιμοποιούν τελικά το εγκαταλείπουν. Τα ποσοστά εγκατάλειψης είναι υψηλότερα στα παιδιά, καθώς το σώμα τους αλλάζει συνεχώς καθώς μεγαλώνουν.
Στις χώρες χαμηλότερου εισοδήματος, η εικόνα είναι ακόμη πιο απαισιόδοξη. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι μόλις το 10% των ανθρώπων με απώλεια άνω άκρου έχει την ευκαιρία να δοκιμάσει ένα προσθετικό μέλος.
Εξήντα συζητήσεις πριν από το νέο σχέδιο
Ο Δρ. Alireza Mohammadi, μηχανικός στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, ήθελε να κατανοήσει γιατί τόσα πολλά προσθετικά χέρια καταλήγουν να μένουν αχρησιμοποίητα. Αντί να ξεκινήσει σχεδιάζοντας μια νέα συσκευή, εκείνος και η ομάδα του ξεκίνησαν με εξήντα συνεντεύξεις. Μίλησαν με ανθρώπους που έχουν υποστεί ακρωτηριασμό, επαγγελματίες υγείας και προμηθευτές, προκειμένου να καταγράψουν με ακρίβεια τα σημεία στα οποία οι υπάρχουσες συσκευές δεν ανταποκρίνονταν στις ανάγκες των ανθρώπων που βασίζονται σε αυτές.
Η έρευνα αυτή αποτέλεσε τη βάση για τη δημιουργία μιας εταιρείας που ίδρυσε αργότερα η ομάδα, της Meablex, με αποκλειστικό στόχο να αντιμετωπίσει τα τεχνικά προβλήματα που επανέρχονταν στις συζητήσεις με τους χρήστες.
Τα υλικά αποδείχθηκαν εξίσου σημαντικά με τα ηλεκτρονικά συστήματα. Όπως εξηγεί ο Δρ. Mohammadi:
«Τα βιονικά χέρια κατασκευάζονται συνήθως από άκαμπτα και βαριά υλικά, όπως το μέταλλο, και επομένως μπορεί να είναι επικίνδυνα σε περίπτωση δυσλειτουργίας. Τα προσθετικά μέλη επόμενης γενιάς που αναπτύσσουμε είναι πολύ ασφαλέστερα, καθώς χρησιμοποιούμε ελαφριά, μαλακά ρομποτικά υλικά και προηγμένες τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης».
Όταν η προσθετική θήκη δεν εφαρμόζει πάντα το ίδιο
Ένα από τα πιο συχνά και επίμονα παράπονα αφορά την προσθετική θήκη, το τμήμα που συνδέει το υπολειπόμενο άκρο ενός ανθρώπου με το βιονικό χέρι. Οι περισσότερες θήκες που διατίθενται σήμερα στην αγορά δεν είναι ρυθμιζόμενες, γεγονός που δημιουργεί πρόβλημα κάθε φορά που αλλάζει το σχήμα ή ο όγκος του κολοβώματος.
Τα κολοβώματα μεταβάλλονται για πολλούς και διαφορετικούς λόγους: λόγω της ανάπτυξης, της άσκησης, της θερμοκρασίας, του επιπέδου σωματικής δραστηριότητας, αλλά και εξαιτίας του φυσιολογικού πρηξίματος και ξεπρηξίματος που μπορεί να συμβεί ακόμη και μέσα στην ίδια ημέρα. Μια θήκη που εφαρμόζει σωστά τη μία στιγμή, επομένως, δεν σημαίνει ότι θα εφαρμόζει το ίδιο καλά λίγες ώρες αργότερα.
«Εάν κάποιος ασκείται φορώντας μια προσθετική θήκη που έχει εφαρμοστεί στα μέτρα του, το κολόβωμα μπορεί προσωρινά να διογκωθεί λόγω της αυξημένης ροής του αίματος, με αποτέλεσμα η θήκη να γίνει υπερβολικά σφιχτή», εξηγεί ο Δρ. Mohammadi. «Καθώς οι σημερινές θήκες δεν είναι ρυθμιζόμενες, το προσθετικό μέλος θα πρέπει να προσαρμοστεί εκ νέου. Για τα παιδιά που βρίσκονται σε ανάπτυξη, η πρόκληση είναι ακόμη μεγαλύτερη, καθώς οι εξατομικευμένες θήκες τους πρέπει να αντικαθίστανται τακτικά, ώστε να προσαρμόζονται στις αλλαγές του σώματός τους με την πάροδο του χρόνου. Πρόκειται για μια δαπανηρή διαδικασία που μπορεί να διαρκέσει αρκετούς μήνες, και σε αυτό το διάστημα το παιδί δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει το βιονικό του χέρι».
Δίνοντας στους χρήστες τη δυνατότητα να ρυθμίζουν μόνοι τους την εφαρμογή
Η απάντηση της Meablex ήταν να σχεδιάσει μια προσθετική θήκη που ο ίδιος ο χρήστης μπορεί να ρυθμίζει χειροκίνητα, σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να χρειάζεται να περιμένει για να την προσαρμόσει εκ νέου ο προσθετικός.
Αυτός ο άμεσος έλεγχος θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα σημαντικός για τα παιδιά, των οποίων οι θήκες χρειάζονται σήμερα συχνή και δαπανηρή αντικατάσταση καθώς το σώμα τους αναπτύσσεται. Παράλληλα, αντιμετωπίζει και το καθημερινό πρόβλημα των προσωρινών μεταβολών στον όγκο του άκρου, που μπορεί να προκληθούν από την άσκηση, τη ζέστη ή ακόμη και από μια ιδιαίτερα γεμάτη ημέρα.
Πρόκειται για μια λύση που προέκυψε άμεσα από όσα περιέγραψαν οι ίδιοι οι άνθρωποι με ακρωτηριασμό και οι επαγγελματίες υγείας από τις πρώτες κιόλας συνεντεύξεις.
Ανίχνευση των μυϊκών σημάτων χωρίς ηλεκτρικούς αισθητήρες
Τα περισσότερα προσθετικά χέρια σήμερα βασίζονται στην ηλεκτρομυογραφία (EMG), με αισθητήρες που ανιχνεύουν την ηλεκτρική δραστηριότητα που παράγεται όταν συσπώνται οι μύες στο κολόβωμα. Στη συνέχεια, ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης ερμηνεύει αυτή τη δραστηριότητα, ώστε να προσδιορίσει την κίνηση που θέλει να πραγματοποιήσει ο χρήστης με το χέρι του, μετατρέποντας τα μυϊκά σήματα σε κίνηση.
Το πρόβλημα είναι ότι τα σήματα EMG επηρεάζονται εύκολα από τον ιδρώτα, τη θέση των ηλεκτροδίων, ακόμη και από μικρές αλλαγές στο πόσο σφιχτά εφαρμόζει η θήκη. Οποιοσδήποτε από αυτούς τους παράγοντες μπορεί να αλλοιώσει το σήμα και να κάνει το προσθετικό χέρι πιο δύσκολο στον έλεγχο, ακόμη και για μια απολύτως καθημερινή και συνήθη δραστηριότητα.
Η Meablex έχει αναπτύξει ένα διαφορετικό σύστημα ελέγχου, σχεδιασμένο να λειτουργεί πιο αξιόπιστα στις συνθήκες της καθημερινής ζωής. «Το σύστημά μας χρησιμοποιεί μαγνητικούς αισθητήρες, οι οποίοι επηρεάζονται λιγότερο από τον ιδρώτα σε σχέση με τους ηλεκτρικούς αισθητήρες που τοποθετούνται στην επιφάνεια του δέρματος», εξηγεί ο Δρ. Mohammadi. «Η τεχνολογία μας συνδυάζει ένα ελαφρύ προσθετικό χέρι κατασκευασμένο με τρισδιάστατη εκτύπωση με μια νέα θήκη εξοπλισμένη με αισθητήρες, η οποία ανιχνεύει ανεπαίσθητες μυϊκές κινήσεις, αντί να βασίζεται αποκλειστικά στα παραδοσιακά ηλεκτρικά μυϊκά σήματα».
Οι κλινικές δοκιμές θα δείξουν κατά πόσο αυτές οι αλλαγές μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της πραγματικής καθημερινής χρήσης.
Πρόθεση της ερευνητικής ομάδας είναι, μετά από τις κλινικές δοκιμές που προγραμματίζονται για το άμεσο μέλλον, να προχωρήσει στη λήψη των αδειών που απαιτούνται ώστε το νέο προσθετικό άκρο να φτάσει στην αγορά και στους χρήστες. Ιδιαίτερα, η ερευνητική ομάδα ελπίζει το τελικό προσθετικό χέρι να ανταποκρίνεται στις ανάγκες ατόμων με χαμηλότερο εισόδημα, για τα οποία η πρόσβαση στη βιονική τεχνολογία είναι σήμερα πολύ περιορισμένη.
ΠΗΓΗ: https://www.thebrighterside.news
Φωτογραφίες: Alireza Mohammadi et al., University of Melbourne
Συχνές ερωτήσεις
1. Γιατί αλλάζει η εφαρμογή μιας προσθετικής θήκης μέσα στην ίδια ημέρα;
Το κολόβωμα μπορεί να μεταβάλλεται σε όγκο λόγω άσκησης, θερμοκρασίας, σωματικής δραστηριότητας ή φυσιολογικού οιδήματος. Έτσι, μια θήκη που εφαρμόζει σωστά το πρωί μπορεί αργότερα να γίνει υπερβολικά σφιχτή ή να μην εφαρμόζει σωστά.
2. Ποιοι είναι οι βασικοί τύποι προσθετικών άνω άκρων;
Τα προσθετικά άνω άκρα διακρίνονται γενικά σε μηχανικά, μυοηλεκτρικά και υβριδικά. Τα μηχανικά τεχνητά μέλη λειτουργούν με κινήσεις του σώματος, τα μυοηλεκτρικά τεχνητά μέλη χρησιμοποιούν ηλεκτρικά σήματα από τους μύες για τον έλεγχο της συσκευής, ενώ τα υβριδικά τεχνητά μέλη συνδυάζουν διαφορετικούς μηχανισμούς ελέγχου.
3. Πώς ελέγχεται ένα μυοηλεκτρικό προσθετικό χέρι;
Αισθητήρες που βρίσκονται μέσα στην προσθετική θήκη ανιχνεύουν την ηλεκτρική δραστηριότητα των μυών του κολοβώματος. Τα σήματα αυτά μετατρέπονται από το σύστημα ελέγχου σε εντολές που επιτρέπουν στον χρήστη να εκτελεί συγκεκριμένες κινήσεις του προσθετικού χεριού.