Bionická ruka má hmat jako živá

Náhrada fyziologických funkcí lidských orgánů přístroji u jednodušších procesů, jako je například činnost ledvin, je poměrně dobře externě zvládnutelná dialyzačními přístroji. Chirurgové dosáhli vynikajících výsledků v implantacích náhradních orgánů získaných od lidských dárců, kterých je však trvalý nedostatek. Proto probíhá intenzivní výzkum možnosti konstrukce a výroby transplantovatelných umělých lidských orgánů. Kardiostimulátory nebo stenty z paměťových materiálů vnitřní orgány podporují, ale nenahrazují. ROBOT UMI KUNG-FU Nadějné výsledky vykazuje vývoj náhrad amputovaných končetin, kde nejsou problémy s imunitní reakcí organismu na implantát. Na trhu jsou k dispozici miniaturní komponenty (servopohony, čidla atp.) vyráběné pro stavbu robotů, jež lze je úspěšně využít i při konstrukci náhrad amputovaných údů. Nedávno v pražském Japonském informačním středisku předváděli 30 cm vysokého robota GR-001, který umí cviky kung-fu tak dobře, že by se za ně nemusel stydět ani Jean-Claude van Damme. Nabízí ho firma Brilliant Service jako poněkud dražší hračku pro děti. Sériovost výroby nepochybně vyvolá podstatný pokles cen součástek pro konstrukci miniaturních robotických přístrojů, což zlevní i robotické náhrady lidských orgánů. Nicméně, náhradní končetina musí umět víc než jen kráčet nebo uchopit. A to je cílem projektu SMARTHAND, který koordinuje ing. Frederik Sibelius, elektronik v laboratoři měření na univerzitě ve švédském Lundu. Evropská komise přispěla částkou 1,8 milionu eur. Koncem roku 2009 byl předveden prototyp nové generace umělé ruky. Bionické náhrady končetin využívají poznatku, že mozek vysílá impulzy k provádění fyziologických funkcí údu (chůze, uchopení a podržení atd.) i po jeho amputaci. V dosavadních systémech se signály, nazývané elektromyogramy (EMG) snímají pomocí dvou elektrod, umístěných na příslušných svalech pahýlu, který zbude po amputaci a využívají se k ovládání pohybů umělé ruky. Bionická protéza ruky reaguje na silnější signál a dlaň se buď sevře nebo otevře. Takto lze oba pohyby řídit zhruba půl roku. Vývojáři v Lundu řešili především přirozenou nevyrovnanost signálu. Ten se velmi u jednotlivců liší v důsledku trénovanosti svaloviny, ale také v závislosti na denní době nebo na jídle a pití. Tento problém odstranili umístěním 16 elektrod na předloktí. Systém pak naučili rozeznávat různé kombinace EMG k provedení požadovaného pohybu. Další inovací bylo využití metod programování umělých neuronových sítí a algoritmu rozeznávání tvaru k vytvoření systému umělé inteligence. Takový systém se sám programuje tak, že uživatel postupně vykoná sérii vnucených pohybů. Ohýbá jeden prst po druhém, pak všechny najednou, prsty roztáhne a opět stáhne, nastaví palec proti dlani atd. Po provedení této série pohybů je systém přizpůsoben konkrétnímu uživateli. Proces trvá asi 2 h a po jeho ukončení a zafixování hodnot je uživatel schopen opakovaně provádět základní sadu pohybů protézy. PROTEZA SE CHOVA JAKO SOUČAST TĚLA Ovšem ruce jsou také orgány hmatu a tudíž část naší identity. Postižený jistě ocení, když se bude protéza chovat jako součást jeho těla. Vývojáři v Lundu řeší i tuto záležitost. Ing. Sebelius původně užil umělou kůži, která obsahuje hustě rozmístěna čidla, aby simuloval signál hmatu. Kůže se však neosvědčila, protože se v pohyblivém prostředí často přerušovaly spoje od elektrod k čidlům. Umělou kůži proto nahradil kabelem, kterým jsou připojeny motorky ovládající jednotlivé prsty. Kabel je citlivý na tlak vzniklý mechanickým kontaktem prstu s uchopeným předmětem. Uživatel rozezná sílu tlaku v deseti stupních. Elektrický signál je veden k elektrodám umístěným na povrchu pahýlu a v mozku vyvolá vzruchy podobné dotekům jednotlivých živých prstů. Dr. Goran Lundborg, chirurg v nemocnici univerzity v Malmö. specialista na operace rukou, který spolupracuje na projektu SMARTHAND, využil k oklamání mozku trik. Po amputaci končetiny se pod povrchem pahýlu reorganizuje somato- senzorická síť, která je propojena s mozkem. Z experimentální protézy je elektrický signál různé intenzity veden od jednotlivých prstů k elektrodám umístěným do příslušných míst reorganizované neuronové mapy v pokožce pahýlu. V mozku pak vznikají shodné pocity jako při doteku živé tkáně. Systém je v klinických zkouškách a uživatelé potvrzují, že skutečně mají pocit hmatu, zdůrazňuje dr. Lundborg. V této souvislosti se i ve Švédsku řeší otázka, kdo zaplatí takové poměrně drahé protézy. Výrobu bude pravděpodobně zavádět firma Össur, která je jedním z partnerů projektu. Pro skutečně bohaté lidi cena asi nebude problém, ale těm se amputují končetiny spíše výjimečně. Zato dělníci v mnoha profesích bývají postiženi často. Firma proto lobuje, aby „chytré“ protézy hradila pojišťovna buď úplně, nebo jen s rozumnou spoluúčastí pacienta. Stranu připravil: /šu/