Evaluering af Myoelectric Implantable Recording Array (MIRA) hos deltagere med transradial amputation (MIRA)

En veldokumenteret udfordring med nuværende myoelektriske enheder er den almindelige brug af kun to overflade-EMG-elektroder til at optage kontrolsignaler, typisk en på hver af ekstensor- og flexormuskelrummet i det resterende lem. Med denne elektrodekonfiguration kan kun en enkelt bevægelse kontrolleres på ethvert givet tidspunkt. Skift til nye bevægelser eller grebsmønstre kræver typisk en sekundær skiftmetode. Denne sekventielle kontrol muliggør forudprogrammerede funktionelle greb og kan vælges ved hjælp af mønstre for co-kontraktion af antagonistiske muskelgrupper. Denne tilgang har dog begrænset succes på grund af den langsomme og ikke-intuitive karakter af de nødvendige muskulære aktiveringer. For eksempel kan sammentrækning af flexormuskler bruges til at lukke hånden, men for at rotere håndleddet kræves en co-kontraktion af flexorer og ekstensorer (for at skifte kontroltilstand) efterfulgt af flexorkontraktion. Denne ikke-intuitive tilgang ignorerer den normale funktion af underarmsmuskler og har en yderligere ulempe, at samtidig kontrol af håndåbning og håndledsrotation er umulig. Tilføjelse af yderligere gribemønstre kan gøre problemet værre og kræver ofte, at brugeren træder igennem de forskellige forprogrammerede mønstre ved at lave flere sammentrækninger, indtil den korrekte bevægelse er valgt. Overfladeelektrodebaserede systemer er også afhængige af stærke muskelsammentrækninger, som er ineffektive og bidrager til akavet anvendelighed og ultimativ afvisning af protesen. Andre komplikationer, der er forbundet med overfladeelektroder, er signalændringer på grund af miljømæssige forhold, såsom svedtendens, daglig ændring af elektrodeplaceringer på grund af hudrelaterede problemer og modtagelighed for krydstale og bevægelsesartefakter. I modsætning hertil er implanterbare elektroder beskyttet mod miljøforhold, forbliver fikseret på plads, kan optage små signaler fra forsigtigt kontraherende muskler og kan optage mange forskellige signaler for potentielt at muliggøre mere kompleks og samtidig kontrol af flere led.

Nyere forskning med myoelektrisk kontrol har fokuseret på at udvikle nye kontrolparadigmer, såsom simultan multi-grade of freedom control og proportional velocity control. Ofte bruges overflade-EMG-optagelser fra et antagonistisk muskelpar til at kontrollere en enkelt grad af frihed. Implanterbare elektroder har vist lovende som en alternativ metode i foreløbige undersøgelser af mennesker, og nyere forskning har vist, at op til tre frihedsgrader er blevet kontrolleret samtidigt i et virtuelt miljø ved hjælp af intramuskulære elektroder, såvel som proportional hastighedskontrol. Det implanterbare myoelektriske sensorsystem (IMES®) bruger otte implanterede elektroder (seks er aktivt nødvendige for kontrol, to som backup) til at kontrollere tre frihedsgrader. En anden undersøgelse, der brugte samme EMG-ledninger og elektrodekonfiguration som MIRA, implanteret perkutant, muliggjorde samtidig kontrol af op til 6 frihedsgrader (tommelfingerfleksion, indeksfleksion, mellemfleksion, tommelfingeradduktion og -abduktion, håndledsfleksion og ekstension samt håndledspronation og supination) af en fremskreden protese. Da myoelektriske proteser bevæger sig væk fra forprogrammerede bevægelser og mønstergenkendelse, ser det ud til at være nødvendigt med et minimum af to elektroder implanteret i separate muskelmål for at kontrollere en enkelt frihedsgrad.

Investigatorens tilgang har til formål at adressere begrænsningerne ved at kontrollere state-of-the-art protesehænder. Multikanals intramuskulære EMG-optagelser ved hjælp af MIRA-implantatet vil blive brugt til at drive samtidige hånd- og håndledsbevægelser, hvilket giver en betydelig forbedring af motorisk kontrol i forhold til den nuværende state-of-the-art. Mere specifikt er målet at opnå kontrol over håndledsrotation og åbning/lukning af hånden og optimalt fleksion/ekstension af håndleddet og selvstændig fleksion/ekstension af fire fingre. Mennesker med transradiale amputationer vil blive rekrutteret til denne undersøgelse med det formål at genoprette hånd- og håndledsfunktion.

Efterforskerne har designet MIRA til at eliminere perkutane forbindelser, hvilket vil reducere risikoen for infektion og minimere mængden af ​​pleje, der kræves af forsøgspersoner. Undersøgelsen er designet til at vare i et år, inklusive en betydelig mængde af test i hjemmet. Telerehabiliteringsprincipper (f.eks. fjernovervågning, regelmæssige fremskridtstjek) vil blive brugt til at sikre hyppig kommunikation med efterforskere og regelmæssig vurdering af enhedens ydeevne. Gennemførelse af en år lang undersøgelse vil give tilstrækkelig tid til at give forsøgspersoner mulighed for at lære at bruge deres nye enhed og også give os mulighed for at dokumentere enhedens ydeevne på lang sigt. Efterforskerne vil indsamle foreløbige sikkerhedsdata og dokumentere typen og hyppigheden af ​​eventuelle uønskede hændelser, der opstår under implantationens varighed. EMG-signalkvalitet og enhedens overordnede ydeevne i løbet af implantationens varighed vil også blive målt.