پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی

آزمایش موفقیت‌آمیز اولین پای مصنوعی قابل کنترل با قدرت ذهن (به همراه ویدیو)

محققان آمریکایی نخستین پای مصنوعی با قابلیت کنترل توسط قدرت ذهن را بر روی یک بیمار معلول با موفقیت مورد آزمایش قرار دادند.

در فناوری مشابه تاکنون چند نمونه دست مصنوعی با قابلیت کنترل توسط ذهن طراحی شده‌اند ، اما این پا نخستین نمونه پای بیونیک با قابلیت کنترل توسط ذهن محسوب می‌شود.

این بیمار 32 ساله چهار سال قبل در اثر یک تصادف رانندگی پای راست خود را از قسمت زانو از دست داد ، اما اکنون با استفاده از نخستین پای مصنوعی با قابلیت کنترل توسط قدرت ذهن می‌تواند حرکات مختلف مانند بالا رفتن از پله‌ها را براحتی انجام دهد.

پای مصنوعی اقدام به رمزگشایی و تبدیل سیگنال‌های الکتریکی ارسالی از بخش سالم عضلات پا به قسمت رباتیک می‌کند ؛ با استفاده از موتوری که در بخش زانو تعبیه شده است ، انجام حرکات مختلفی مانند بالا رفتن از پله‌ها برای فرد معلول فراهم می‌شود.

در افراد سالم ، همزمان با فکر کردن فرد برای حرکت دادن پا ، سیگنالی از مغز به نخاع ارسال شده و از طریق اعصاب به عضلات پا فرستاده می‌شوند ؛ اما زمانی که فرد دچار معلولیت می‌شود ، سیگنال‌های عصبی که به زانو ارسال می‌شوند، قادر به رساندن پیام حرکتی به عضلات پا نیستند.

محققان موسسه توانبخشی شیکاگو (RIC)‌ برای حل این مشکل با انجام عمل جراحی ، مسیر سیگنال‌های عصبی را بازیابی کردند و در این حالت سیگنال‌ها به عضلات سالم و آسیب ندیده بالای زانو ارسال می‌شوند.

با کاشت الکترودهایی بر روی پا ، امکان تشخیص سیگنال‌های عصبی برای عضلات زانو فراهم می‌شود و با کمک یک برنامه رایانه‌ای ، سیگنال‌ها رمزگشایی شده و به انجام حرکات مختلف تفسیر می‌شود.

حسگرهای مکانیکی بر روی پای رباتیک با جمع‌آوری داده‌ها به کنترل انجام حرکات کمک می‌کنند.

از این طریق انجام حرکات مختلفی مانند بالا یا پایین رفتن از پله‌ها ، تغییر وضعیت از نشستن تا ایستادن و راه رفتن بدون وقفه امکان پذیر شده و تعامل فرد معلول با محیط بهبود پیدا می‌کند.

با کمک حسگرهای مکانیکی ، تفسیر سیگنال‌ها به حرکت با 12.9 درصد خطا همراه است ، اما با استفاده از اطلاعات الکتروده میزان خطا به 1.8 درصد کاهش پیدا می‌کند که خطر افتادن فرد معلول را به حداقل می‌رساند.

زک واوتر به عنوان نخستین مردی که از چنین پای بیونیکی برخوردار شده ، گفت: می توانم پایم را دراز کنم ، انگشت پایم را جمع کرده و باز کنم.

وی تمام این حرکات را همچون تمام انسان هایی انجام می دهد که یک پای کاملا سالم دارند و چون همه افراد دیگر این حرکات را با قدرت فکر خود اجرایی می کند.

به تصدیق بسیاری از معلولانی که از پای مصنوعی پلاستیکی استفاده می کنند ، حرکت با این پا میسر نیست اما واوتر تجربه حرکت با پای بیونیک خود را هیجان انگیز توصیف کرده که موجب شده وی بخواهد همواره در حرکت بوده و راه برود.

دو عصب در پای واوتر به ماهیچه زرد پی وی متصل شده است. این عصب ها با حسگرهای داخلی پای مصنوعی در ارتباط هستند. این حسگرها پیامی را به یک رایانه ارسال می کنند. بنابراین وقتی وی درباره دراز کردن پایش یا خم کردن زانوی خود فکر می کند ، رایانه می تواند آن را تشخیص دهد و به زانو دستور دراز شدن و یا خم شدن بدهد.

یک تیم از مهندسان زیست پزشکی در موسسه توانبخشی شیکاگو به ریاست دکتر لوی هارگروو 4 سال صرف تکمیل فناوری کرده اند که در حال حاضر واوتر از آن استفاده می کند.

پزشکان اشاره کردند که انجام آزمایش پای کاملا بیونیک روی واوتر موجب می شود که وی به صورت بالقوه به میلیونها نفر کمک کند.

محققان RIC بدنبال توسعه پای رباتیک کوچکتر ، سبکتر و در عین حال قوی‌تر هستند که از نرخ پایین خطا برخوردار باشد ؛ برای توسعه این فناوری بودجه هشت میلیون دلاری از سوی ارتش آمریکا در اختیار محققان قرار داده شده است.

نتایج این دستاورد در مجله Medicine منتشر شده است.

شما می توانید شیوه کار این پای مصنوعی را در ویدیوی زیر مشاهده کنید:

برای مشاهده ویدیو کلیک نمایید!

کلمات کلیدی: biomedical engineering ، مهندسی پزشکی ، آشنایی با مهندسی پزشکی ، معرفی مهندسی پزشکی ، مهندسی پزشکی گرایش بالینی ، مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک ، مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک ، مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال (بیومواد) ، مهندسی پزشکی ایران ، مهندسی پزشکی دانشگاه پیام نور ، پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی ، اخبار و تازه های مهندسی پزشکی ، مقالات مهندسی پزشکی ، آموزش مهندسی پزشکی ، دانلود کتاب های مهندسی پزشکی ، دانلود جزوه های مهندسی پزشکی ، دانلود نمونه سوالات امتحانی مهندسی پزشکی ، ویدیو ، ویدیوهای مهندسی پزشکی ، پای مصنوعی ، پای بیونیک ، آزمایش موفقیت‌آمیز اولین پای مصنوعی قابل کنترل با قدرت ذهن