ENG: State-of-the-art prosthetic limbs have improved the walking gait for individuals with amputations, but they lack full neural control and depend on robotic sensors and controllers that utilize predefined gait algorithms. Researchers from MIT and Brigham and Women’s Hospital have developed a new surgical intervention and neuroprosthetic interface that enables a prosthetic leg to be fully controlled by the body’s nervous system. This innovative approach reconnects muscles in the residual limb, allowing patients to receive proprioceptive feedback about the position of their prosthetic limb, leading to a more natural walking experience.
The new surgical procedure, known as the agonist-antagonist myoneural interface (AMI), has shown promising results in a study involving seven patients. Those who underwent AMI surgery demonstrated improved walking speed, better obstacle avoidance, and easier stair climbing compared to those with traditional amputations. This groundbreaking procedure also resulted in less pain and muscle atrophy. By preserving the natural interactions of paired muscles, the nervous system can accurately sense muscle positions and contractions, essential for natural limb movement.
The researchers compared the performance of patients with AMI surgery to those with traditional amputations, using the same type of bionic limb equipped with a powered ankle and electromyography (EMG) sensors. The study revealed that AMI patients walked faster and more naturally, showing better coordination and force application similar to non-amputees. This small increase in neural feedback significantly enhanced the control and adaptability of the prosthetic limb, demonstrating the potential for advanced neural prosthetics to restore natural movement and improve quality of life for amputees.
RO: Membrele protetice de ultimă generație au îmbunătățit mersul persoanelor cu amputații, dar acestea nu dispun de un control neuronal complet și depind de senzori și controlere robotice care utilizează algoritmi de mers predefiniți. Cercetătorii de la MIT și de la Spitalul pentru femei Brigham au dezvoltat o nouă intervenție chirurgicală și o interfață neuroprotetică care permite ca un picior protetic să fie controlat pe deplin de sistemul nervos al organismului. Această abordare inovatoare reconectează mușchii din membrul rezidual, permițând pacienților să primească feedback proprioceptiv cu privire la poziția membrului lor protetic, ceea ce duce la o experiență de mers mai naturală.
Noua procedură chirurgicală, cunoscută sub numele de interfață mioneurală agonist-antagonist (AMI), a dat rezultate promițătoare în cadrul unui studiu care a implicat șapte pacienți. Cei care au fost supuși intervenției chirurgicale AMI au demonstrat o viteză de mers îmbunătățită, o mai bună evitare a obstacolelor și o urcare mai ușoară a scărilor în comparație cu cei cu amputații tradiționale. Această procedură revoluționară a dus la reducerea durerii și a atrofiei musculare. Păstrând interacțiunile naturale ale mușchilor pereche, sistemul nervos poate detecta cu exactitate pozițiile și contracțiile musculare, esențiale pentru mișcarea naturală a membrelor.
Cercetătorii au comparat performanța pacienților cu operație AMI cu cea a celor cu amputații tradiționale, folosind același tip de membru bionic echipat cu o gleznă motorizată și senzori electromiografici (EMG). Studiul a arătat că pacienții cu AMI au mers mai repede și mai natural, demonstrând o mai bună coordonare și aplicare a forței, similar cu cea a persoanelor fără amputații. Această mică creștere a feedback-ului neuronal a îmbunătățit semnificativ controlul și adaptabilitatea membrului protetic, demonstrând potențialul protezelor neuronale avansate de a restabili mișcarea naturală și de a îmbunătăți calitatea vieții pentru persoanele amputate.
Source (MIT News, “A prosthesis driven by the nervous system helps people with amputation walk naturally”, 01.07.2024)
Paper: Song, H., Hsieh, T.H., Yeon, S.H., Shu, T., Nawrot, M., Landis, C.F., Friedman, G.N., Israel, E.A., Gutierrez-Arango, S., Carty, M.J. and Freed, L.E., 2024. Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation. Nature Medicine, pp.1-10.
