Transradial 切断の参加者における筋電埋め込み型記録アレイ (MIRA) の評価 (MIRA)

現在の筋電デバイスに関する十分に文書化された課題は、制御信号を記録するために2つの表面EMG電極のみを一般的に使用することであり、通常は断端の伸筋および屈筋コンパートメントのそれぞれに1つです。 この電極構成により、任意の時点で 1 つの動作のみを制御できます。 通常、新しいモーションまたは把握パターンに変更するには、2 つ目の切り替え方法が必要です。 このシーケンシャル制御により、事前にプログラムされた機能的把握が可能になり、拮抗筋群の共収縮のパターンによって選択できます。 ただし、このアプローチは、必要な筋肉の活性化が遅く、直感的でないため、成功が限られています。 たとえば、屈筋の収縮を使用して手を閉じることができますが、手首を回転させるには、屈筋と伸筋の共収縮 (制御モードを切り替えるため) とそれに続く屈筋の収縮が必要です。 この非直感的なアプローチは、前腕の筋肉の正常な機能を無視しており、手の開きと手首の回転を同時に制御できないというさらなる欠点があります。 把持パターンを追加すると問題が悪化する可能性があり、多くの場合、ユーザーは正しい動きが選択されるまで、複数の共同収縮を行うことによって、事前にプログラムされたさまざまなパターンをステップ実行する必要があります。 表面電極ベースのシステムは、強力な筋肉収縮にも依存していますが、これは非効率的であり、扱いにくく、プロテーゼの最終的な拒絶につながります。 表面電極に関連するその他の合併症としては、発汗などの環境条件による信号の変化、皮膚関連の問題による電極の位置の毎日の変化、クロストークや運動アーティファクトに対する感受性があります。 対照的に、埋め込み型電極は環境条件から保護され、所定の位置に固定されたまま、穏やかに収縮する筋肉からの小さな信号を記録でき、多くの異なる信号を記録できるため、複数の関節をより複雑かつ同時に制御できる可能性があります。

筋電制御に関する最近の研究は、同時多自由度制御や比例速度制御などの新しい制御パラダイムの開発に焦点を当てています。 多くの場合、拮抗する筋肉のペアからの表面筋電図記録は、1 つの自由度を制御するために使用されます。 埋め込み型電極は、予備的な人間を対象とした研究で代替方法として有望であることが示されており、最近の研究では、筋肉内電極と比例速度制御を使用して、仮想環境で最大 3 つの自由度が同時に制御されていることが実証されています。 埋め込み型筋電センサー (IMES®) システムは、3 つの自由度を制御するために、8 つの埋め込み電極 (制御に 6 つ、バックアップとして 2 つが必要) を利用します。 経皮的に埋め込まれた MIRA と同じ EMG リードと電極構成を使用した別の研究では、最大 6 つの自由度 (親指の屈曲、人差し指の屈曲、中間の屈曲、親指の内転と外転、手首の屈曲と伸展、および手首の回内と外転) の同時制御が可能になりました。回外）高度なプロテーゼ。 筋電プロテーゼが事前にプログラムされた動きやパターン認識から遠ざかるにつれて、単一の自由度を制御するには、別々の筋肉ターゲットに埋め込まれた最低2つの電極が必要になるようです.

研究者のアプローチは、最先端の義手を制御することの限界に対処することを目的としています。 MIRA インプラントを使用したマルチチャンネル筋肉内 EMG 記録を使用して、手と手首の同時動作を駆動し、現在の最先端の運動制御を大幅に改善します。 より具体的には、目標は、手首の回転と手の開閉を制御し、最適には手首の屈曲/伸展と 4 本の指の独立した屈曲/伸展を達成することです。 手と手首の機能を回復することを目的として、経橈骨切断術を受けた人々がこの研究に採用されます。

研究者は、経皮的接続を排除するように MIRA を設計しました。これにより、感染のリスクが軽減され、研究対象者が必要とするケアの量が最小限に抑えられます。 この研究は、かなりの量の自宅でのテストを含め、1 年間続くように設計されています。 遠隔リハビリテーションの原則 (例: リモート監視、定期的な進行状況チェックなど) を使用して、調査担当者と頻繁に連絡を取り、デバイスのパフォーマンスを定期的に評価します。 1 年間の研究を実施することで、被験者が新しいデバイスの使用方法を習得するのに十分な時間を提供し、長期的なデバイスのパフォーマンスを記録することもできます。 治験責任医師は予備的な安全性データを収集し、移植期間中に発生する有害事象の種類と頻度を記録します。 埋め込み期間中の EMG 信号の品質と全体的なデバイスのパフォーマンスも測定されます。