先駆的な手術で、義足を本物のように感じさせる
CAMBRIDGE, Mass. – 昨年、マサチューセッツ工科大学のエンジニアは、何時間もかけて、脳で制御されたロボット肢を動かし、一連の患者でその機能をテストし、インディ500に向けてレースカーを準備するピットクルーのように微調整を行いました。 つま先を上げ、つま先を下げ、つま先を上げ、つま先を下げ、つま先を上げ、つま先を下げ。 階段を上って、また下りて。 しかし、その日の実験の後、患者であるジム・ユーイングが座ってチームとおしゃべりしているときに、最も刺激的な観察がなされたのである。
それは大したことではなく、時々小刻みに動くだけでしたが、新しいロボットの足が、義肢ではかつて達成されたことのない方法で、ユーイングの体のシームレスな一部となったという強力な証拠を提供した、と科学者は水曜日に報告しました。
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「通常の切断者は、足をつけているときは、そのようなことはしません」と、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の外科医で論文の共著者であるマシュー・カーティ博士は、STATに語りました。 「しかし、ジムは、そこに座って私たちと話しているとき、生体側の足であるかのように、生体側の足を動かしていました。 そして、彼はそれについて考えていませんでした。 Matthew Orr, Dom Smith/STAT
バイオニックを生物学的なものにする鍵は、外科的進歩と技術的進歩を組み合わせることだったと、研究者は述べています。 ユーイングは、ケイマン諸島で登っていた崖から50フィートほど落ちたときに左足を切断しましたが、カーティとMITのヒュー・ハー教授が開拓した、まったく新しい種類の切断手術を受けた最初の人物でした。
10代の頃に凍傷で両足を失ったロッククライマーであるHerr教授は、障害をなくすことが自分の目標であると語っています。 それはまだ先の話です。 しかし、この研究は、足を切断された人が、見えない縁石から足を踏み外したときに自分でキャッチしたり、不整地をつまずくことなくハイキングしたりするのを助ける新しいシステムの可能性を示しています。 7493>
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論文の中で「被験者 A」と呼ばれているユーイングは、新しい手順を受けたテストされた唯一の患者でした。 Clites は、彼がロボットの足をどのように使用したかを、従来の切断術を受けた 4 人の人々のパフォーマンスと比較しました。 7493>
54歳のユーイングは、炭素繊維と金属でできた足をより繊細にコントロールすることができ、その重さは約2kgで、彼の自然の足とほぼ同じでした。 また、階段の昇り降りでは、自動的につま先を上げ下げしました。これは、健常者の足では見られる反射的な動作ですが、義足では初めてです。 「これは彼の意識のレベル以下です」とクリテスは言う。 「
ただし、この新しい手術が標準の切断より優れていると結論づけるには、この結果をより大きな臨床試験で再現する必要があり、これはすでに進行中です。
STATはこの15ヶ月間、実験を追い続け、Herr氏と彼のチームが患者と一体化した高度なロボット義肢を作るという野心的なプロジェクトについての、近日公開予定のドキュメンタリー「Augmented」用の映像を集めています。 目を閉じたまま指を触れたり、アクセルを踏む強さを調節したりできるのは、この能力のおかげだ。 7493>
Cleveland ClinicのLaboratory for Bionic Integrationの責任者であるPaul Marasco氏は、この論文を「クール」だと言い、ロボット手足の開発者にとって「固有感覚は本当に難しい問題だった」と述べました。 「この感覚は、自分でも気づかないうちに持っているもので、私たちは完全に当たり前だと思っています。 しかし、これがなければ、義肢の機能は本当に低下してしまいます」
無傷の手足を持つ人の場合、固有感覚は、対立する筋肉間の相互作用に依存しています。 たとえば、上腕二頭筋が収縮して肘を動かすと、上腕三頭筋が伸び、これらの筋肉と付着した腱のセンサーが、腕が曲がったことを脳に知らせます。 7493>
新しい「ユーイング切断術」は、足首と足の距骨下関節に接続されていた一対の筋肉と腱を縫い合わせることで、これらの接続を再現しています。 一方の筋肉が収縮すると、もう一方の筋肉が伸び、関節が動いている感覚を取り戻すことができます。 7493>
同時に、足は、発揮されている力に関する電気インパルスを残存肢に送り返し、患者がどれだけ強く押しているかを調整できるようにします。
「ジムが他の人と違うのは、ジムが幻肢を動かそうと考えるとき、幻肢が自分が動かしたいように動いているように感じることです」と、クライト氏は述べました。 「自分の足であるかのように、すぐにそれを使い始めました」と、彼はSTATに語りました。「ああ、すごい、何かがある」と彼は思ったと回想しています。 “反応してる。
「私はあまり劇的な感情になりやすい人ではないのですが、後で家に帰るときに、本当にもう一度それに接続したいという強い衝動を感じました」と、彼は付け加えました。 もう一度あれをつけて、自分の足を取り戻したように感じたい』というようなね」
メイン州ファルマス出身のエンジニア、ユーイング氏は、自分の足を切断するかどうかという「重大な」決断に集中し、この新しい手順を受けることはほとんど後回しにされていました。 手術がうまくいくかどうか、耐え難い痛みがなくなって鎮痛剤を飲む回数が増えるのかどうか、確信が持てないのだ。 そして、もし痛みがさらにひどくなってしまったらどうしよう……」と、彼は言いました。 “それが怖い”
しかし、転倒から1年半後の2016年7月19日、彼は切断に踏み切ったのです。 「
2年後の今、彼の痛みはほとんど治まっているが、彼はまだ「神経ノイズ」、「幽霊の足で常に少しうずく」のを感じると言った。 しかし、彼はまだ「神経ノイズ」、「幽霊の足が常に少しピリピリする」のを感じると言った。それは彼のペースを落とさない。 手術後、彼はスキーやスキューバダイビングに出かけている。 カーボンファイバー製の義足でランニングやハイキングをし、週末はほとんど毎週、登山に出かけている。 「手足を怪我しているから、それはできない」と言わなければならないような活動は、本当にないのです。 麻酔がまだ初歩的で、最も重要なのはスピードと患者の生存を維持することだった南北戦争の時代から、あまり変わっていないのです。 米軍は、MIT Media Lab Consortia、Google、およびボストンマラソン爆撃の生存者の家族によって設立された Gillian Reny Stepping Strong Center for Trauma Innovation とともに、この新しい論文で説明されている研究に資金援助をしました。 「7493>
Marasco氏は最近、上肢切断の患者3人の手の動きの感覚を回復させることを報告しました。 マラスコ氏のチームは、義手が動いている間に患者の残った腕の筋肉を振動させることで、脳を騙して手の動きを感じていると思わせたのです。 7493>
Clites氏は、彼のチームのアプローチは、筋肉と神経が自然に行うことに依存する唯一のものである、と語った。 (この分野で研究している他の誰もが、率直に言って壊れている残存肢で機能するロボットシステムを構築しようとしています」と、Clites氏は述べました。 「その代わりに、私たちは、義肢との相互作用が最適化されるように、患者の肉体を再構築しています」
彼は、所有する感覚、彼が「具現化」と呼ぶ感覚に憧れると語り、ユーイングを「うらやましい」と感じていることを認めました。 「しかし、その時は来るでしょう」と彼は付け加えました。
実際、昨年、Herr の研究室は、切断への新しいアプローチが、Herr のようにすでに標準処置を受けた人たちにどのように適用できるかを説明する論文を発表しました。
Carty氏はすでに、ユーイング切断の膝上バージョンの手術を開始することを計画しており、最初の患者は6月に手術を受ける予定で、秋にはさらに2人の患者が予定されています。 これらの患者は、国防総省から300万ドルの資金提供を受けた、現在進行中の大規模な臨床試験の一部となります。 4年かかる予定だったが、口コミで広がって、予想をはるかに上回るスピードで募集が進んだ。
2年前、Ewingは最初の切断のために、足を引きずりながらBrigham and Women’s Faulkner Hospitalにやってきました。 今月初め、彼は再び戻ってきた。今度はバイオニックレッグを装着し、小さな電気モーターを一歩一歩鳴らしながら、自信を持ってホールを闊歩していた。
彼が術前エリアの角を曲がると、患者番号9番が熱心に待っていました。 「ハイ、ジム」と彼女は言った。
「僕のパートを聞いたかい」と彼は聞いた。
それから二人は抱き合った。