ニューラルインターフェースを備えたオッセオインテグレーション下腿義足 (TTeOPRA)

四肢切断者の機能の正常化は手の届くところにあり、骨に固定されたインタラクティブな電動補綴コンポーネントを介して脳と機械の間の双方向通信が可能なスマートインプラントによって達成されます。 外傷や癌による切断後など、身体活動レベルが高いと予想される患者のリハビリテーションは、人工器官を残骸に機械的に取り付けるための外部ソケットに依存しているため、現在のところ制限されています。 高度な材料と製造方法を使用しているにもかかわらず、ソケット インターフェイスは日常的に傷、擦れ、痛み、エネルギー消費の増加、生活の質の低下を引き起こします。 オッセオインテグレーテッド経皮チタン インプラントを使用した新しい外科技術は、現在ヨーロッパで 25 年間有効であり、骨格とプロテーゼの間に直接の負荷を支えるリンクを確立することにより、痛みを伴うソケットの必要性を取り除きます。 このシステムは、完全に内部の高帯域幅で安定した神経接続を可能にするため、神経人工装具の革新的なブレークスルーも約束します。 最近Science Translational Medicineに掲載された論文では、移植された筋肉と神経カフ電極がオッセオインテグレーテッドデバイスに追加され、安全で免疫密閉されたオッセオコンジットを利用した双方向の遠心性-求心性インターフェースが作成されました。 この研究について、編集者は次のように述べています。

研究者は、上肢義足の場合の物体の操作や、下肢システムの場合の歩行や走行など、自然なタスクを実行するのに十分な自由度を備えたバイオニック義肢を進歩させようと努めてきました。 それにもかかわらず、求心性フィードバックは、生体模倣制御にとって重要であるにもかかわらず、臨床的に実行可能な切断プロテーゼにおいて主要な役割を果たしていません。 この欠陥は、主に、末梢神経系との持続的なコミュニケーションのための臨床的に利用可能な方法論の欠如に起因する可能性があります。 需要の高い臨床環境において、末梢神経系との侵襲的で堅牢かつ永続的な通信が可能な既存のプラットフォームはありません。 重要な技術と専門知識を結集することによってのみ、適切なサスペンション、荷重伝達、モーター制御、固有受容フィードバック、および失った生体肢の質量、体積、力学に似た外部メカトロニクスを備えた生体工学的肢置換システムを作成することができます。

このような前例のない人工装具技術の統合を達成するために、マサチューセッツ工科大学 (MIT: Carty, Herr, Riso, Braanemark)、ブリガム アンド ウィメンズ病院 (BWH: Carty)、カリフォルニア大学、サンフランシスコ (UCSF: O'Donnell)、ミシガン大学 (U-M: Cederna)、およびウォルター リード国立軍事医療センター (WRNMMC: Forsberg, Potter)。 バイオメカニクス、オッセオインテグレーション、人工装具、埋め込み型電極、感覚フィードバック、固有受容感覚、再建手術、メカトロニクスの分野の主要な技術者と臨床医を組み合わせることで、臨床的に実行可能な最先端の義肢の開発を目指しています。 固有受容性求心性フィードバックを使用して、下腿切断者が、好ましい速度、代謝、関節のダイナミクスなど、主要な歩行指標が正規化されている神経機械補綴システムを完全に自発的に制御できることを実証しようとしています。 この研究の範囲は基本的なものであり、結果は科学界で広く共有されるというのが提案者の見解です。