Вчені використовували датчики тиску і положення коліна в протезі ноги. Експеримент показав, що люди, які використовували такий протез, почуваються впевненіше, ходять швидше і менше страждають від фантомних болів. Дослідження опубліковано в журналі.
Щоб користувач протеза міг почуватися впевненіше і краще справлявся з протезом, він повинен відчувати протез. Раніше вже проводився експеримент, в якому датчики протезу руки приєднували до нервів у культі. Пацієнти отримували сигнали, які інтерпретували як відчуття від дотиків. Більшість методів відновлення зворотного зв'язку проводилося у випадках ампутації ноги нижче коліна, але переваги нервової стимуляції в разі ампутації ноги разом з коліном поки пильно не вивчалися.
Станіса Распопович (Stanisa Raspopovic) зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха та її колеги з Сербії, Німеччини та Ісландії створили і випробували систему зворотного зв'язку для протезу ноги з коліном. У випробуванні взяли участь двоє чоловіків, які позбулися ноги.
Вчені використовували серійно випущений протез, але поліпшили його, додавши три датчики тиску в устілку, виготовлену спеціально для протеза і прикріплену до його нижньої частини. Ще один датчик встановили в коліно, щоб зчитувати згинання коліна. Датчики приєднали через зовнішній контролер електродами до великомірцевого нерва, що залишився в нозі після ампутації. Після процедури з вживлення електродів вчені спостерігали за випробовуваними три місяці.
Спочатку випробування проводили в приміщенні. Учасники, за їхніми власними словами, відчували в протезах відчуття, дуже схожі на відчуття зі здорової ноги - тиск, дотик і вібрацію. Учасники говорили, що з таким протезом почуваються впевненіше, ніж зі звичайним, без зворотного зв'язку.
Щоб перевірити, наскільки впевненіше випробовувані користуються протезом, вчені провели досліди на відкритому повітрі. В експерименті потрібно було просто ходити по майданчику, вкритому піском, огинаючи вішки. Спочатку без зворотного зв'язку, а потім з увімкненим зворотним зв'язком. Виявилося, що відчуваючи протез люди ходили по майданчику на 0,2 - 0,3 км/год швидше, ніж не відчуваючи. До того ж, за словами випробовуваних, ходячи на протезі зі зворотним зв'язком, вони менше втомлювалися і менше думали про сам процес ходьби.
Вчені заміряли споживання кисню, і виявилося, що воно менше, коли людина ходить на протезі, яка відчуває. Це важливо, тому що у людей, які позбулися ноги, ризик смерті через серцево-судинні захворювання в 2,2 рази вищий, ніж у здорових людей. Якщо протез зі зворотним зв'язком дозволяє дихати менш інтенсивно, значить навантаження на дихальну систему і серце буде менше, а це може знизити ризик проблем з серцем, вважають вчені.
Під час випробувань учасники звітували про фантомні болі, які мучили їх і до дослідження. Виявилося, що після початку експерименту інтенсивність болю зменшилися приблизно на 80 відсотків, а один з учасників повідомив, що болі повністю пройшли через місяць використання модернізованого протеза.
У майбутньому, як вважають автори роботи, потрібно буде провести більш тривалі дослідження і з великою кількістю учасників. А ще розробити систему, яка б повністю була імплантована під шкіру, щоб не потрібно було використовувати зовнішні кабелі.
Раніше ми писали про те, як вченим з США вдалося створити протез ноги, який пристосовується до особливостей походки свого власника. На навчання протеза йде всього 10 хвилин.