Bionic Limbs "Learn", da odprete pivo


Andrew Rubin sedi s površinsko tableto, ki gleda belo skeletno roko, ki je odprta in se zapre na zaslonu. Rubinova desna roka je bila amputirana pred letom dni, vendar sledi tem gibanjem s posebno napravo, nameščeno v nadlaket.

Elektrode na njegovi roki povezujejo s škatlo, ki zapisuje vzorce živčnih signalov, ki streljajo, kar Rubinu omogoča, da trenira protetično uho, da deluje kot prava roka. "Ko pomislim na zapiranje roke, se bo v podlaket sklenil nekaj mišic," pravi. "Programska oprema prepozna vzorce, ki so bili ustvarjeni, ko sem upogljiv ali razširil roko, ki jo nimam."

49-letni kolidž profesor iz Washingtona, DC, večkrat na mesec vozi Infinite Biomedical Technologies, Baltimore startup podjetje, ki uporablja globoko učenje algoritmov, da prepoznamo signale v njegovem nadstreški, ki ustrezajo različnim gibanjem roke.

Vsako leto je po nesreči ali zaradi različnih zdravstvenih razlogov amputiranih okončin več kot 150.000 ljudi. Večina ljudi je nato opremljena s protetično napravo, ki lahko na primer prepoznava omejeno število signalov za nadzor roke ali noge.

Toda Infinite in drugo podjetje izkoriščata boljšo obdelavo signalov, programsko opremo za prepoznavanje vzorcev in druge tehnološke napredke za izgradnjo novih protetičnih krmilnikov, ki bi Rubinu in ostalim ostalim olajšali življenje. Ključ je povečanje količine podatkov, ki jih lahko dobi protetična roka, in pomoč pri razlagi teh informacij. "Cilj večine pacientov je dobiti več kot dve funkciji, recimo odprto ali zaprto ali zapreti zapestje. Prepoznavanje vzorcev nam to omogoča, "pravi Rahul Kaliki, direktor podjetja Infinite. "Zdaj ujamemo več dejavnosti po okončinah."

Kalikiova ekipa z 14 zaposlenimi gradi elektroniko, ki vstopa v protetična orožja drugih podjetij. Elektronski nadzorni sistem Infinite, imenovan Sense, beleži podatke iz do osmih elektrod na nadlakti. Skozi veliko ur usposabljanja v aplikaciji za tablične računalnike lahko naprava zazna namen, ki je kodiran v Rubinih živčnih signalih, ko premakne svojo nadlaket na določen način. Sense potem naroči svoji protetski roki, da prevzame ustrezen oprijem.

Prejšnji petek je Infinite Kaliki prejel obvestilo uradnikov FDA, da je bil Sense odobren za prodajo v Združenih državah Amerike. Kaliki pravi, da pričakuje, da jih bo do konca novembra namestil v protetične okončine. Leta 2017 so uradniki FDA odobrili podoben sistem v Chicagu s sedežem v Coaptu. Danes več kot 400 ljudi uporablja sistem doma, po mnenju izvršnega direktorja Blaira Locka.

Coapt

Lock je začel kot inženir pred 13 leti na rehabilitacijskem inštitutu v Chicagu, podružnici Severozahodne univerze. Delal je s kirurgi, ki so popravljali poškodbe živcev pri bolnikih z amputacijo. Sčasoma je spoznal, da bi bila boljša izdelava protetike lažja, če bi lahko ugotovil, kako lahko pridobi boljše signale iz telesa, pravi. "Novost je zagotavljanje bolj naravnega, bolj intuitivnega načina nadzora uporabe [bio-electronic] signalov, "pravi Lock.

V prejšnjih različicah protetičnih naprav so elektrode zabeležile moč signala, "vendar je bilo podobno kot poslušanje orkestra in le vedeti, kako glasno igrajo instrumenti", pravi Lock. "To je bilo veliko truda, da bi se naučili vsebine in zvestobe signalov." Sistem Coapt deluje znotraj amputee's protetične roke in stane okoli $ 10,000 do $ 15,000, odvisno od količine potrebne prilagoditve. Umetne okončine lahko stanejo od 10.000 do 150.000 dolarjev, v skladu z Zaklepom.

Nicole Kelly je dobila novo protetično napravo z nadzornim sistemom Coapt pred približno enim letom. Zdaj lahko 28-letni Chicagoan zmelje svež poper v svojo hrano in drži karte s prijatelji. Prav tako lahko odpre pivo.

"Za mnoge stvari nisem ravnal, da jih prej ne bi mogel storiti, toda nenadoma jih lahko naredim veliko lažje," pravi Kelly, ki se je rodila brez spodnje levice. Njena protetika "ni moje telo in je ne 100 odstotkov naravno, "je rekla." Obstaja krivulja učenja mojega telesa, ki komunicira s to tehnologijo. Tudi proces najboljšega načina za zadrževanje soli in poperja, v bistvu to počnem prvič. "

Sistem Coapt vključuje gumb za ponastavitev, ki Kellyu omogoča, da ponovno zažene svoj sistem za prepoznavanje vzorcev, če se zdi, da prijemala ne delujejo tako, kot bi jih želeli. "Če se kadarkoli počutim kot da delam nekaj funky, lahko pritisnem na gumb za ponastavitev," pravi Kelly, ki je bil nekdanji tekmovalec Miss America in zdaj zagovornik pravic invalidov. Ona pravi, da trenutno preusposabljanje rok traja približno dve minuti.

To ni edina novost. Inženirji Infinite Biomedical dodeljujejo oznake RFID amputejskim pacientom, tako da jih lahko pritrdijo na gumbe vrat, kuhinjske pripomočke in druge gospodinjske predmete – vse uporabne predmete, ki zahtevajo poseben oprijem. Ideja je, da bo krmilnik v svojih protetičnih okončinah zaznal RFID signal in samodejno spremenil oprijem iz, na primer, tiste, ki je potreben, da obrnete ključavnico na tisto, ki vam omogoča, da vzamete časopis. Po besedah ​​izvršnega direktorja Kaliki poteka projekt z NIH.

Te tehnologije so še vedno nove in niso na voljo vsem. Učenje za uporabo enega poteka veliko usposabljanja, seveda pa vse zavarovalnice ne plačujejo za najsodobnejšo protetiko ali nove nadzorne sisteme. Vendar pa pacienti, kot je Andrew Rubin, upajo, da bodo mnogi od teh napredkov kmalu prišli. Zdaj, če hoče pobrati skodelico in nato odprati vrata, mora vsakič, ko hoče spremeniti oprijem na svoji protetični napravi, uporabljati aplikacijo za pametne telefone.

"To je počasen proces, mislim, da bomo sčasoma ugotovili nekaj, kar mi bo omogočilo, da se ne moram zanašati na telefon, da bi spremenil držala," pravi. Rubin pravi, da uživa tedensko usposabljanje na Infinite v Baltimoru, pa tudi na bioengineering laboratoriju Johns Hopkins University, ki razvija rokavico, ki lahko počuti bolečino kot prava roka. Toda Rubin, ki je doživel okužbo s sistemsko okužbo s sepso in je pred nekaj leti amputiral nogo, bi želel priti do točke, kjer bi lahko uporabil svojo desno roko, da bi potisnil ročico na SLR fotoaparat, posodil posodo ali celo napisal pero. Kot prva oseba, ki preizkusi novi sistem prepoznavanja vzorcev Infinita doma, ni preveč daleč.


Več velikih WIRED zgodbe