Hodnocení myoelektrického implantabilního záznamového pole (MIRA) u účastníků s transradiální amputací (MIRA)

Dobře zdokumentovaným problémem současných myoelektrických zařízení je běžné použití pouze dvou povrchových EMG elektrod k záznamu řídicích signálů, typicky jedné na každém z kompartmentů extenzorového a flexorového svalu ve zbytkové končetině. S touto konfigurací elektrody lze v libovolném okamžiku ovládat pouze jeden pohyb. Změna na nové pohyby nebo vzory uchopení obvykle vyžaduje sekundární metodu přepínání. Toto sekvenční ovládání umožňuje předem naprogramované funkční úchopy a lze jej vybrat podle vzorců společné kontrakce antagonistických svalových skupin. Tento přístup má však omezený úspěch kvůli pomalé a neintuitivní povaze požadovaných svalových aktivací. Například kontrakce flexorových svalů může být použita k sevření ruky, ale pro rotaci zápěstí je nutná společná kontrakce flexorů a extenzorů (pro přepnutí kontrolních režimů) následovaná kontrakcemi flexorů. Tento neintuitivní přístup ignoruje normální funkci svalů předloktí a má další nevýhodu, že současné ovládání otvoru ruky a rotace zápěstí je nemožné. Přidání dalších uchopovacích vzorů může problém zhoršit a často vyžaduje, aby uživatel procházel různými předem naprogramovanými vzory prováděním několika společných kontrakcí, dokud není vybrán správný pohyb. Systémy na bázi povrchových elektrod také spoléhají na silné svalové kontrakce, které jsou neefektivní a přispívají k nepohodlné použitelnosti a konečnému odmítnutí protézy. Další komplikace, které jsou spojeny s povrchovými elektrodami, jsou změny signálu způsobené podmínkami prostředí, jako je pocení, každodenní změna umístění elektrod kvůli problémům souvisejícím s pokožkou a náchylnost k přeslechům a pohybovým artefaktům. Naproti tomu implantovatelné elektrody jsou chráněny před okolními podmínkami, zůstávají fixované na místě, mohou zaznamenávat malé signály z jemně se stahujících svalů a mohou zaznamenávat mnoho různých signálů, aby potenciálně umožnily komplexnější a současné ovládání více kloubů.

Nedávný výzkum myoelektrického řízení se zaměřil na vývoj nových řídicích paradigmat, jako je simultánní vícestupňové řízení volnosti a proporcionální řízení rychlosti. Často se k ovládání jednoho stupně volnosti používají povrchové EMG záznamy z antagonistického páru svalů. Implantovatelné elektrody se ukázaly jako slibná alternativní metoda v předběžných studiích na lidech a nedávný výzkum ukázal, že až tři stupně volnosti byly simultánně řízeny ve virtuálním prostředí pomocí intramuskulárních elektrod, stejně jako proporcionální řízení rychlosti. Systém Implantable Myoelectric Sensor (IMES®) využívá osm implantovaných elektrod (šest aktivně potřebných pro ovládání, dvě jako záložní) k ovládání tří stupňů volnosti. Další studie využívající stejné EMG svody a konfiguraci elektrod jako MIRA, implantované perkutánně, umožnila současnou kontrolu až 6 stupňů volnosti (flexe palce, flexe indexu, střední flexe, addukce a abdukce palce, flexe a extenze zápěstí a pronace zápěstí a supinace) pokročilé protézy. Vzhledem k tomu, že se myoelektrické protézy vzdalují od předem naprogramovaných pohybů a rozpoznávání vzorů, zdá se, že k ovládání jediného stupně volnosti jsou nezbytné minimálně dvě elektrody implantované do samostatných svalových cílů.

Přístup vyšetřovatele se zaměřuje na řešení omezení ovládání nejmodernějších protetických rukou. Vícekanálové intramuskulární EMG záznamy s použitím implantátu MIRA budou použity k řízení simultánních pohybů ruky a zápěstí, čímž se výrazně zlepší kontrola motoriky oproti současnému stavu techniky. Přesněji řečeno, cílem je dosáhnout kontroly rotace zápěstí a otevření/zavření ruky a optimálně flexe/extenze zápěstí a nezávislá flexe/extenze čtyř prstů. Do této studie budou zařazeni lidé s transradiální amputací s cílem obnovit funkci ruky a zápěstí.

Vyšetřovatelé navrhli MIRA tak, aby eliminovala perkutánní spojení, což sníží riziko infekce a minimalizuje množství péče požadované subjekty studie. Studie je navržena tak, aby trvala jeden rok, včetně značného množství domácího testování. Principy telerehabilitace (např. vzdálené monitorování, pravidelné kontroly průběhu) budou využívány k zajištění časté komunikace s vyšetřovateli a pravidelného hodnocení výkonu zařízení. Provedení roční studie poskytne dostatek času, aby se subjekty naučily používat své nové zařízení, a také nám umožní dokumentovat dlouhodobý výkon zařízení. Vyšetřovatelé shromáždí předběžné bezpečnostní údaje a zdokumentují typ a frekvenci jakýchkoli nežádoucích příhod, které se vyskytnou po dobu trvání implantace. Bude také měřena kvalita signálu EMG a celkový výkon zařízení po dobu implantace.