팔꿈치 위 절단 환자는 개별 생체 공학 손가락을 제어합니다.

Feb 20, 2024

2023년 8월 4일 콘 헤이스팅스 재활원

스웨덴 찰머스 공과대학(Chalmers University of Technology)의 연구원들은 팔꿈치 위쪽 절단 환자가 개별 손가락 움직임을 포함하여 로봇 보철물을 더 잘 사용할 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다. 팔꿈치 아래 절단 수술을 받은 환자와는 달리, 이 환자들은 생체 공학적 손가락과 같은 여러 생체 공학적 구조를 정밀하게 제어할 수 있는 잔여 근육 수가 더 제한되어 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 연구진은 팔꿈치 위쪽 절단 환자에게 수술을 시행하고 그의 말초 신경을 재구성하여 일련의 센서가 제공하는 작은 신경근 구조물을 만들었습니다. 이는 절단 수술을 받은 사람이 로봇 보철물의 여러 요소에 특정 제어를 수행할 수 있는 능력을 극적으로 향상시켰으며, 그러한 환자의 민첩성과 제어력을 높이기 위한 로드맵을 나타낼 수 있습니다.

로봇 보철물은 절단 환자가 일상 작업을 수행할 수 있는 능력을 일부 회복할 수 있도록 지원하는 데 있어 큰 도약입니다. 그러나 절단은 사지에서 수행되는 위치에 따라 다릅니다. 일반적으로 상지 절단 환자의 경우 팔꿈치 아래 절단으로 인해 개별 손가락의 움직임과 같은 로봇 사지의 측면을 제어하는 ​​데 잠재적으로 활용될 수 있는 수많은 작은 잔여 근육이 남습니다. 그러나 팔꿈치 위 절단의 경우 보철물을 제어하는 ​​데 사용할 수 있는 남은 근육 측면에서 옵션이 적습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구진은 팔꿈치 위쪽 절단 환자에게 더 많은 선택권을 제공할 수 있는 새로운 접근 방식을 만들었습니다. 그들은 프로젝트에 자원한 절단 수술을 받은 사람에게 수술을 실시하고 남은 상완의 말초 신경을 외과적으로 절개하고 그 중 일부를 작은 전극이 포함된 작은 자유 근육 이식편에 연결했습니다. 실제로 이는 환자가 생체 공학적 의족의 개별 ​​구성 요소를 활성화하는 데 사용할 수 있는 일련의 인공 신경근 구조를 만들어냈습니다.

새로운 신경근 구조는 팀이 잔존 뼈에 외과적으로 추가한 티타늄 임플란트를 통해 생체 공학적 사지에 연결되어 기존의 '소켓' 피팅에 비해 더 많은 강도와 ​​편안함을 제공했습니다. 환자가 특정 패턴으로 신경근 구조를 활성화하면 AI 알고리즘은 생체 공학적 다리의 특정 움직임과 관련된 환자의 의도를 해석합니다.

연구에 참여한 연구원인 Max Ortiz Catalan은 “이 기사에서 우리는 분산되고 동시적인 방식으로 서로 다른 근육 표적에 신경을 재배선하는 것이 가능할 뿐만 아니라 향상된 보철 제어에도 도움이 된다는 것을 보여줍니다.”라고 말했습니다. “우리 작업의 주요 특징은 임상적으로 보다 정교한 수술 절차를 구현하고 수술 시 신경근 구조에 센서를 내장한 다음 골통합 인터페이스를 통해 보철물의 전자 시스템에 연결할 수 있다는 것입니다. AI 알고리즘이 나머지를 처리합니다.”

아래에서 연구를 설명하고 시연하는 동영상을 시청하세요.

Science Translational Medicine 저널에 게재된 연구: 이식된 전극을 사용하여 전기 신경근 구조물을 외과적으로 생성하여 보철 사지의 제어 개선

통해: 차머스 공과대학교

콘 헤이스팅스

Conn Hastings는 암 및 심혈관 질환 치료에서 세포, 약물 및 나노입자를 전달하는 주사용 하이드로겔의 가능성을 조사하는 약물 전달 분야의 연구로 아일랜드 왕립외과대학에서 박사 학위를 받았습니다. 박사 학위를 취득하고 1년간의 박사후 연구를 마친 후 Conn은 학술 출판 분야에서 경력을 쌓은 후 전임 과학 저술가이자 편집자가 되었습니다. Conn은 생명의학 분야에서의 경험과 서면 커뮤니케이션에 대한 열정을 결합했습니다.