آریا جوان - محققان ایتالیایی با توسعه نخستین دست مصنوعی کنترل‌شده با مغناطیس، به قطع عضوها این امکان را داده‌اند که تنها با فکر کردن حرکات طبیعی دست را بازسازی کنند؛ این نوآوری می‌تواند زندگی میلیون‌ها نفر را متحول کند.
به گزارش برنا، مؤسسه بیوروبوتیک، دستان مصنوعی مغناطیسی جدیدی را توسعه داده که کنترل طبیعی و دقیقی بر روی انگشتان رباتیک را فراهم می‌آورد و این موضوع در آزمایش‌های بالینی موفقیت‌آمیز نشان داده شده است.
محققان نخستین دست مصنوعی کنترل‌شده با مغناطیس را ایجاد کرده‌اند که به افراد قطع عضو این امکان را می‌دهد تا تنها با فکر کردن، تمام حرکات دست را بازسازی کنند. این سیستم انقلابی نیاز به هیچ‌گونه سیم یا اتصالات الکتریکی ندارد و فقط با استفاده از مغناطیس و عضلات، حرکات انگشتان را برای انجام کار‌های روزمره مانند باز کردن قوطی‌ها، دست دادن یا نگه‌داشتن لیوان کنترل می‌کند.
پیشرفت در توسعه رابط پروتز
یک تیم تحقیقاتی از مؤسسه بیوروبوتیک مدرسه عالی سانت آنا در پیسا، رابطی کاملاً جدید بین بازوی باقیمانده قطع عضو و دست رباتیک توسعه داده است که نیات حرکتی را رمزگشایی می‌کند. این سیستم شامل کاشت مغناطیس‌های کوچک در عضلات ساعد است.
این ایمپلنت، که با دست رباتی میا-هند که توسط شرکت وابسته پرنسلیا توسعه یافته، به‌خوبی در اولین بیمار آزمایش شده است؛ این بیمار، دانیل، 34 ساله ایتالیایی، به مدت شش هفته از پروتز استفاده کرد. نتایج این آزمایش در مجله علمی Science Robotics منتشر شده و نمایانگر گام مهمی برای آینده پروتز‌ها است.
کریستین چیپریانی، سرپرست تیم، گفت: «این نتیجه پاداش یک مسیر تحقیقاتی چند دهه‌ای است. ما سرانجام پروتزی کاربردی توسعه داده‌ایم که نیاز‌های فردی را که دست خود را از دست داده، برآورده می‌کند.»
بررسی کنترل مایوکینتیک
کنترل مایوکینتیک به رمزگشایی نیات حرکتی از طریق مغناطیس‌های قابل کاشت در عضلات مربوط می‌شود. این مرز جدیدی است که تیم تحقیقاتی مدرسه عالی سانت آنا به‌دنبال انقلاب در آینده پروتز‌ها است. ایده این رابط جدید که به‌عنوان بخشی از پروژه MYKI توسعه یافته، استفاده از مغناطیس‌های کوچک چند میلی‌متری است که در عضلات باقی‌مانده بازوی قطع عضو کاشته می‌شوند و با انقباض عضله، حرکات انگشتان را باز و بسته می‌کنند.
چیپریانی توضیح داد: «در ساعد 20 عضله وجود دارد و بسیاری از آنها حرکات دست را کنترل می‌کنند. بسیاری از افرادی که دست خود را از دست داده‌اند، هنوز هم احساس می‌کنند که دستشان در جای خود است و عضلات باقی‌مانده در پاسخ به دستورات مغز حرکت می‌کنند.»

تیم تحقیقاتی حرکات را نقشه‌برداری کرده و آنها را به سیگنال‌هایی برای راهنمایی انگشتان دست رباتی ترجمه کرده است. مغناطیس‌ها دارای میدان مغناطیسی طبیعی هستند که به‌راحتی قابل محلیابی هستند. زمانی که عضله منقبض می‌شود، مغناطیس حرکت می‌کند و الگوریتم خاصی این تغییر را به یک فرمان خاص برای دست رباتی ترجمه می‌کند.
موفقیت آزمایش انسانی نخست
دانیل در سپتامبر 2022 دست چپ خود را از دست داد. او گفت: «ناگهان بدون دست ماندم. یک لحظه آن را داشتم و در لحظه بعد نداشتم.» او به‌عنوان داوطلب برای مطالعه انتخاب شد، زیرا هنوز احساس وجود دستش را می‌کرد و عضلات باقی‌مانده در بازویش به نیات حرکتی او پاسخ می‌دادند.
در آوریل 2023، دانیل تحت عمل جراحی برای کاشت مغناطیس‌ها در بازویش قرار گرفت. این عمل جراحی در بیمارستان دانشگاهی پیزا (AOUP) انجام شد و با همکاری تیمی به سرپرستی دکتر لورنزو آندرانی از واحد جراحی ارتوپدی و تروما انجام شد.
آندرانی گفت: «این یک پیشرفت مهم در زمینه پزشکی پیشرفته پروتز‌ها است. عمل جراحی موفقیت‌آمیز بود و این نتیجه‌گیری بر اساس انتخاب دقیق بیمار و معیار‌های سخت‌گیرانه انجام شد. یکی از پیچیده‌ترین چالش‌ها شناسایی عضلات باقی‌مانده در ناحیه قطع عضو بود که با استفاده از تصویربرداری MRI قبل از عمل و الکترومیوگرافی به‌دقت انتخاب شدند.»

تیم جراحی شش مغناطیس را در بازوی دانیل کاشتند. برای هر کدام، آنها عضله را شناسایی کرده و مغناطیس را در جای مناسب قرار داده و بررسی کردند که میدان مغناطیسی به‌درستی جهت‌گیری شده باشد.
چیپریانی توضیح داد: «برای تسهیل اتصال بین بازوی باقی‌مانده و دست رباتیک، ما یک پروتز کربن فیبری طراحی کردیم که سیستم الکترونیکی را در خود جای داده که قادر به محلیابی حرکت مغناطیس‌ها است.»
نتایج این آزمایش فراتر از انتظار‌های خوش‌بینانه بود. دانیل توانست حرکات انگشتان خود را کنترل کند، اشیای مختلف را بردارد و جابه‌جا کند و اقداماتی روزمره مانند باز کردن قوطی، استفاده از پیچ‌گوشتی، برش با چاقو و بستن زیپ را انجام دهد؛ او حتی توانست نیرویی که برای گرفتن اشیای حساس نیاز بود را کنترل کند.
دانیل گفت: «این سیستم به من اجازه داد تا حس و احساسات از دست رفته‌ام را بازیابی کنم: احساس می‌کنم دست خودم را حرکت می‌دهم.»
مارتا گهارادینی، استادیار مؤسسه سانت آنا و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «دیدن نتیجه سال‌ها تحقیق در این مطالعه، احساسی بزرگ بود. کار کردن با دانیل به ما آگاهی داد که می‌توانیم کار‌های زیادی برای بهبود زندگی او و بسیاری دیگر انجام دهیم. این بزرگ‌ترین انگیزه‌ای است که ما را به ادامه کار و بهتر شدن سوق می‌دهد.»
چیپریانی نتیجه‌گیری کرد: «ما آماده‌ایم این نتایج را به دامنه وسیع‌تری از قطع عضو‌ها گسترش دهیم. در واقع، کار ما بر روی این ایمپلنت جدید با حمایت‌های مالی اروپایی و ملی ادامه دارد. از جمله این پروژه‌ها، می‌توان به پروژه MYTI اشاره کرد که توسط شورای تحقیقات اروپا تأمین مالی می‌شود و هدف آن ترجمه بالینی رابطی است که ما توسعه داده‌ایم؛ پروژه Fit For Medical Robotics که توسط وزارت دانشگاه و تحقیق تأمین مالی می‌شود و تمام همکاری‌هایی که ما برای سال‌ها با INAIL Centro Protesi داشته‌ایم.»