경요골 절단 참가자의 근전이식기록배열(MIRA) 평가 (MIRA)

현재 근전기 장치의 잘 알려진 문제점은 제어 신호를 기록하기 위해 두 개의 표면 EMG 전극을 일반적으로 사용하는 것입니다. 일반적으로 절단단의 신근 및 굴근 구획 각각에 하나씩 있습니다. 이 전극 구성을 사용하면 주어진 시간에 단 하나의 동작만 제어할 수 있습니다. 새로운 동작이나 파악 패턴으로 변경하려면 일반적으로 보조 전환 방법이 필요합니다. 이 순차 제어는 사전 프로그래밍된 기능적 파악을 가능하게 하고 길항근 그룹의 공동 수축 패턴에 의해 선택될 수 있습니다. 그러나 이 접근법은 필요한 근육 활성화의 느리고 직관적이지 않은 특성으로 인해 성공이 제한적입니다. 예를 들어 굴근 근육의 수축은 손을 닫는 데 사용될 수 있지만 손목을 회전하려면 굴근과 신근의 동시 수축(제어 모드 전환)과 굴근 수축이 필요합니다. 이 직관적이지 않은 접근 방식은 팔뚝 근육의 정상적인 기능을 무시하고 손 구멍과 손목 회전을 동시에 제어할 수 없다는 단점이 있습니다. 추가 잡기 패턴을 추가하면 문제가 악화될 수 있으며 올바른 움직임이 선택될 때까지 사용자가 여러 개의 공동 수축을 수행하여 사전 프로그래밍된 다양한 패턴을 거쳐야 하는 경우가 많습니다. 표면 전극 기반 시스템은 또한 강한 근육 수축에 의존하는데, 이는 비효율적이며 어색한 사용성과 보철물의 궁극적인 거부에 기여합니다. 표면 전극과 관련된 다른 합병증은 발한과 같은 환경 조건으로 인한 신호 변화, 피부 관련 문제로 인한 전극 위치의 일일 변경, 누화 및 움직임 아티팩트에 대한 민감성입니다. 대조적으로, 이식형 전극은 환경 조건으로부터 보호되고 제자리에 고정되어 있으며 완만하게 수축하는 근육에서 나오는 작은 신호를 기록할 수 있으며 잠재적으로 여러 관절을 보다 복잡하고 동시에 제어할 수 있도록 다양한 신호를 기록할 수 있습니다.

근전 제어에 대한 최근 연구는 동시 다중 자유도 제어 및 비례 속도 제어와 같은 새로운 제어 패러다임 개발에 중점을 두었습니다. 종종 길항 근육 쌍의 표면 EMG 기록은 단일 자유도를 제어하는 ​​데 사용됩니다. 이식형 전극은 예비 인체 대상 연구에서 대안적인 방법으로 가능성을 보였으며, 최근 연구에서는 근육 내 전극과 비례 속도 제어를 사용하여 가상 환경에서 최대 3자유도를 동시에 제어할 수 있음이 입증되었습니다. Implantable Myoelectric Sensor(IMES®) 시스템은 3개의 자유도를 제어하기 위해 8개의 이식된 전극(6개는 제어에 능동적으로 필요하고 2개는 백업으로 필요)을 사용합니다. 경피적으로 이식된 MIRA와 동일한 EMG 리드 및 전극 구성을 사용한 또 다른 연구는 최대 6자유도(엄지 굴곡, 검지 굴곡, 중간 굴곡, 엄지 내전 및 외전, 손목 굴곡 및 신전, 손목 회내 및 고급 보철물의 외전). 근전기 보철물이 사전 프로그래밍된 움직임과 패턴 인식에서 멀어짐에 따라 단일 자유도를 제어하기 위해 별도의 근육 표적에 이식된 최소 2개의 전극이 필요한 것으로 보입니다.

연구자의 접근 방식은 최첨단 보철 손 제어의 한계를 해결하는 것을 목표로 합니다. MIRA 임플란트를 사용하는 다채널 근육내 EMG 기록은 동시 손과 손목 움직임을 구동하는 데 사용되어 현재 최신 기술에 비해 운동 제어를 크게 개선합니다. 보다 구체적으로, 목표는 손목 회전 및 손의 개폐 제어와 최적의 경우 손목의 굴곡/신전 및 네 손가락의 독립적인 굴곡/신전을 달성하는 것입니다. 경방사상 절단을 가진 사람들은 손과 손목 기능 회복을 목표로 이 연구에 모집될 것입니다.

조사관은 경피적 연결을 제거하도록 MIRA를 설계하여 감염 위험을 줄이고 연구 대상에게 필요한 치료의 양을 최소화합니다. 이 연구는 상당한 양의 가정 내 테스트를 포함하여 1년 동안 지속되도록 설계되었습니다. 원격 재활 원칙(예: 원격 모니터링, 정기적인 진행 상황 확인)을 사용하여 조사관과 자주 통신하고 장치 성능을 정기적으로 평가합니다. 1년 동안의 연구를 수행하면 피험자가 새 장치 사용법을 배우고 장기 장치 성능을 문서화할 수 있는 충분한 시간이 제공됩니다. 조사관은 예비 안전성 데이터를 수집하고 이식 기간 동안 발생하는 부작용의 유형과 빈도를 문서화합니다. 이식 기간 동안 EMG 신호 품질 및 전반적인 장치 성능도 측정됩니다.