Myoelectric implantable Recording Array (MIRA) -arviointi osallistujilla, joilla on transradiaalinen amputaatio (MIRA)

Hyvin dokumentoitu haaste nykyisten myoelektristen laitteiden kanssa on vain kahden pinta-EMG-elektrodin yleinen käyttö ohjaussignaalien tallentamiseen, tyypillisesti yksi kummassakin ojentaja- ja koukistuslihasosastossa jäännösraajan. Tällä elektrodikokoonpanolla voidaan ohjata vain yhtä liikettä milloin tahansa. Uusiin liikkeisiin tai tartuntakuvioihin siirtyminen vaatii tyypillisesti toissijaista kytkentämenetelmää. Tämä peräkkäinen ohjaus mahdollistaa esiohjelmoidut toiminnalliset otteet, ja se voidaan valita antagonistilihasryhmien yhteissupistumiskuvioiden mukaan. Tällä lähestymistavalla on kuitenkin rajallinen menestys, koska vaaditut lihasaktivaatiot ovat hitaita ja epäintuitiivisia. Esimerkiksi koukistuslihasten supistumista voidaan käyttää käden sulkemiseen, mutta ranteen pyörittämiseksi tarvitaan koukistuslihasten ja ojentajalihasten yhteissupistus (ohjaustilojen vaihtamiseksi), jota seuraa koukistuslihasten supistuminen. Tämä ei-intuitiivinen lähestymistapa jättää huomioimatta kyynärvarren lihasten normaalin toiminnan ja siinä on lisähaitta, että käden aukon ja ranteen pyörimisen samanaikainen hallinta on mahdotonta. Ylimääräisten tartuntakuvioiden lisääminen voi pahentaa ongelmaa ja vaatii usein, että käyttäjä käy läpi erilaisia ​​esiohjelmoituja kuvioita tekemällä useita yhteissupistuksia, kunnes oikea liike on valittu. Pintaelektrodeihin perustuvat järjestelmät luottavat myös voimakkaisiin lihasten supistuksiin, jotka ovat tehottomia ja vaikuttavat hankalaan käytettävyyteen ja proteesin lopulliseen hylkäämiseen. Muita pintaelektrodeihin liittyviä komplikaatioita ovat signaalimuutokset, jotka johtuvat ympäristöolosuhteista, kuten hikoilu, päivittäinen elektrodien sijainnin vaihto ihoon liittyvien ongelmien vuoksi sekä ylikuulumis- ja liikeartefakteille alttius. Sitä vastoin implantoitavat elektrodit ovat suojattuja ympäristöolosuhteilta, pysyvät paikoillaan, voivat tallentaa pieniä signaaleja varovasti supistuvista lihaksista ja voivat tallentaa monia erilaisia ​​signaaleja, mikä mahdollistaa monimutkaisemman ja samanaikaisen useiden nivelten hallinnan.

Viimeaikainen tutkimus myoelektrisen ohjauksen kanssa on keskittynyt uusien ohjausparadigmojen kehittämiseen, kuten samanaikaiseen usean asteen vapausohjaukseen ja suhteelliseen nopeussäätöön. Usein pinnan EMG-tallenteita antagonistisesta lihasparista käytetään yhden vapausasteen säätelyyn. Istutettavat elektrodit ovat osoittautuneet lupaaviksi vaihtoehtoisena menetelmänä alustavissa ihmisainetutkimuksissa, ja viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että virtuaaliympäristössä on ohjattu samanaikaisesti jopa kolmea vapausastetta lihaksensisäisillä elektrodeilla sekä suhteellisella nopeudensäädöllä. Implantoitava myoelectric Sensor (IMES®) -järjestelmä käyttää kahdeksaa istutettua elektrodia (kuusi tarvitaan aktiivisesti ohjaukseen, kaksi varana) kolmen vapausasteen ohjaamiseen. Toinen tutkimus, jossa käytettiin samoja EMG-johtoja ja elektrodikonfiguraatiota kuin MIRA, istutettu perkutaanisesti, mahdollisti samanaikaisen jopa 6 vapausasteen hallinnan (peukalon taivutus, indeksi taivutus, keskifleksio, peukalon adduktio ja abduktio, ranteen koukistus ja ojentaminen sekä ranteen pronaatio ja pronaatio). pitkälle edenneen proteesin supinaatio). Kun myoelektriset proteesit siirtyvät pois esiohjelmoiduista liikkeistä ja hahmontunnistuksesta, vähintään kaksi elektrodia, jotka on istutettu erillisiin lihaskohteisiin, näyttää olevan tarpeen yhden vapausasteen hallitsemiseksi.

Tutkijan lähestymistapa pyrkii puuttumaan uusimpien käsien hallinnan rajoituksiin. Monikanavaisia ​​intramuskulaarisia EMG-tallenteita, joissa käytetään MIRA-implanttia, käytetään käsien ja ranteen samanaikaisiin liikkeisiin, mikä parantaa merkittävästi moottorin hallintaa nykyiseen tekniikkaan verrattuna. Tarkemmin sanottuna tavoitteena on saavuttaa ranteen pyörimisen ja käden auki/sulkemisen hallinta ja optimaalisesti ranteen koukistus/ojennus ja neljän sormen itsenäinen koukistus/ojennus. Tähän tutkimukseen värvätään henkilöitä, joilla on radiaaliset amputaatiot, joiden tavoitteena on palauttaa käden ja ranteen toiminta.

Tutkijat ovat suunnitelleet MIRA:n eliminoimaan perkutaaniset yhteydet, mikä vähentää infektioriskiä ja minimoi koehenkilöiden tarvitseman hoidon. Tutkimus on suunniteltu kestäväksi vuoden ajan sisältäen huomattavan määrän kotitestausta. Etäkuntoutusperiaatteet (esim. etävalvontaa, säännöllisiä edistymisen tarkistuksia) käytetään varmistamaan säännöllinen kommunikointi tutkijoiden kanssa ja laitteen suorituskyvyn säännöllinen arviointi. Vuoden kestävän tutkimuksen tekeminen antaa koehenkilöille riittävästi aikaa oppia käyttämään uutta laitettaan ja mahdollistaa myös laitteen pitkän aikavälin suorituskyvyn dokumentoinnin. Tutkijat keräävät alustavia turvallisuustietoja ja dokumentoivat implantaation aikana esiintyvien haittatapahtumien tyypin ja esiintymistiheyden. Myös EMG-signaalin laatu ja laitteen kokonaissuorituskyky implantaation aikana mitataan.