I veckan presenterade Rehabilitation Institute of Chicago den första kvinnan som utrustats med sin ”bioniska arm”. Claudia Mitchell, som fick sin vänstra arm amputerad vid axeln efter en motorcykelolycka, kan nu ta tag i en låddragning med sin handprotes genom att tänka ”ta tag i låddragningen”. Att en person framgångsrikt kan styra flera komplexa rörelser i en armprotes med sina tankar öppnar en värld av möjligheter för amputerade personer. Den uppställning – både kirurgisk och teknisk – som gör denna bedrift möjlig är nästan lika häpnadsväckande som resultaten av ingreppet.
Tekniken för ”bionisk arm” är möjlig främst på grund av två fakta om amputationer. För det första sänder motoriska hjärnbarken i hjärnan (det område som kontrollerar frivilliga muskelrörelser) fortfarande ut styrsignaler även om vissa frivilliga muskler inte längre är tillgängliga för kontroll, och för det andra tar läkarna, när de amputerar en lem, inte bort alla de nerver som en gång i tiden förde signaler till den lemmen. Så om en persons arm är borta finns det fungerande nervstumpar som slutar i axeln och som helt enkelt inte har någonstans att skicka sin information. Om dessa nervändar kan omdirigeras till en fungerande muskelgrupp, så när en person tänker ”ta tag i handtaget med handen” och hjärnan skickar ut motsvarande signaler till de nerver som ska kommunicera med handen, så hamnar dessa signaler i den fungerande muskelgruppen i stället för i den döda änden i axeln.
Advertisering
Att omdirigera dessa nerver är inte en enkel uppgift. Dr Todd Kuiken vid RIC har utvecklat förfarandet, som han kallar ”riktad muskelreinnervation”. Kirurgerna dissekerar i princip axeln för att komma åt de nervändar som styr rörelserna i armleder som armbåge, handled och hand. Utan att skada nerverna omdirigerar de sedan ändarna till en fungerande muskelgrupp. I fallet med RIC:s ”bioniska arm” kopplar kirurgerna nervändarna till en uppsättning bröstmuskler. Det tar flera månader för nerverna att växa in i dessa muskler och bli helt integrerade. Slutresultatet är en omdirigering av styrsignaler: Den motoriska hjärnbarken skickar ut signaler för armen och handen genom nervbanor som den alltid har gjort, men i stället för att signalerna hamnar vid axeln hamnar de vid bröstet.
För att använda dessa signaler för att styra den bioniska armen placeras elektroder på bröstmuskulaturens yta med hjälp av RIC-installationen. Varje elektrod styr en av de sex motorer som rör protesarmens leder. När en person tänker ”öppna handen” skickar hjärnan signalen ”öppna handen” till lämplig nerv, som nu ligger i bröstet. När nervändan tar emot signalen drar bröstmuskeln som den är kopplad till ihop sig. När bröstmuskeln för ”öppen hand” drar ihop sig registrerar elektroden på den muskeln aktiveringen och talar om för den motor som styr den bioniska handen att den ska öppnas. Och eftersom varje nervändning är integrerad i en annan bit av bröstmuskeln kan en person som bär den bioniska armen röra alla sex motorerna samtidigt, vilket resulterar i ett ganska naturligt rörelseutbud för protesen.
För mer information om RIC:s ”bioniska arm”, robotproteser och relaterade ämnen, besök nästa sida.
Advertisering