جهاز الأطراف الصناعية يمكّن المستخدمين من “استشعار” اختلاف درجات الحرارة | بحث طبى
سواء كانت مصافحة بسيطة أو عناق لكامل الجسم، فإن دفء شخص آخر يضيف لمسة إنسانية إلى التفاعلات الاجتماعية. الآن ابتكر الباحثون جهازًا يسمح للأشخاص مبتوري الأطراف بتجربة أحاسيس درجة الحرارة الطبيعية باستخدام أطرافهم الاصطناعية.
ويقول الفريق إن هذا الابتكار هو الأول من نوعه ويمهد الطريق لدمج مجموعة من الأحاسيس في الأطراف الاصطناعية.
وقال البروفيسور سليمان شكور، أحد كبار مؤلفي البحث في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان، إنه من المعروف أن تعزيز ردود الفعل الحسية من الطرف الاصطناعي يمكن أن يساعد الناس على الشعور بأن الطرف الاصطناعي جزء من أجسادهم.
وقال: “لإعطاء إحساس طبيعي، لا يمكنك القيام بذلك دون درجة حرارة”.
وأضاف شكور أن هذا النهج يمكن أيضًا أن يمكّن الأشخاص ذوي الأطراف الاصطناعية من إدراك ما إذا كان الجسم ساخنًا بشكل خطير ومساعدتهم على التمييز بين المواد المختلفة.
وقال: “أبعد من ذلك، فإنه يفتح نافذة على الجانب الاجتماعي للتواصل”.
كتب شكور وزملاؤه في مجلة Med كيف أظهروا سابقًا أنه من الممكن خلق إحساس الشخص بالدفء أو البرودة في اليد المبتورة عن طريق تسخين أو تبريد نقاط معينة في الجزء المتبقي من ذراعه.
بناءً على هذه الظاهرة، ابتكر الفريق جهاز MiniTouch الذي تم فيه وضع مستشعر درجة الحرارة على اليد الاصطناعية لشخص ما في الموقع الذي يبدو أن الأحاسيس الحرارية الوهمية تنشأ منه.
عندما اكتشف المستشعر تغيرًا في درجة الحرارة بعيدًا عن خط الأساس البالغ 32 درجة مئوية، أرسل إشارة إلى وحدة التحكم في درجة الحرارة. يقوم هذا بنقل المعلومات إلى مكون آخر تم تركيبه على الجزء العلوي من الطرف الاصطناعي ويلامس جلد الذراع.
تم بعد ذلك إعادة إنتاج درجة الحرارة التي اكتشفها المستشعر على الذراع في موقع الزناد للأحاسيس الوهمية. وفي الدراسة الحالية، أعاد الجهاز إنتاج درجات حرارة تتراوح بين 20 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية.
والنتيجة هي أن الشخص شعر بإحساس حراري في يده المفقودة، في موقع مستشعر درجة الحرارة.
ولاختبار جهاز MiniTouch، قام الباحثون بتركيبه على الطرف الاصطناعي لفابريزيو، وهو رجل يبلغ من العمر 57 عامًا تم بتر ذراعه اليمنى من أسفل المرفق.
ووجد الفريق أنه عند استخدام الجهاز، تمكن فابريزيو من التمييز بين الزجاجات المتماثلة المظهر والتي تحتوي على ماء بارد أو ساخن أو بدرجة حرارة الغرفة، بدقة تصل إلى 100%. وعندما تم إيقاف تشغيل الجهاز، كانت دقته 33%.
وتمكن فابريزيو أيضًا من التمييز بين ألواح النحاس والزجاج والبلاستيك باستخدام جهاز MiniTouch وهو معصوب العينين، وبدقة تعادل دقة استخدام يده الأخرى السليمة. ولكن عندما تم إيقاف تشغيل الجهاز، جاءت اختياراته إلى الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، زاد MiniTouch من قدرة فابريزيو على التمييز بين الأذرع الحقيقية والصناعية عندما يكون معصوب العينين – على الرغم من أن دقته كانت أعلى مع يده السليمة، كما قال شكور، ربما لأنه استشعر أيضًا معلومات مثل الملمس.
كما قام الجهاز أيضًا بتحسين دقة فابريزيو، ولكن ليس سرعته، عند فرز صندوق من مكعبات الفولاذ الساخنة والباردة في غضون دقيقة واحدة.
وقال فابريزيو إن الإحساس الوهمي في يده المفقودة كان أكثر حدة منه في يده السليمة عند إدراك المكعبات الساخنة أو الباردة.
«عندما تعرضت لحادث عندما كان عمري 20 عامًا، جربت يدًا صناعية أعطتني حركة بسيطة؛ وبدلا من ذلك، مع هذه التقنيات الجديدة، أستطيع أن أفهم بشكل أفضل ما ألمسه.
في حين يقول المؤلفون إنه يجب اختبار الجهاز على مجموعة أكبر من المرضى، إلا أنهم لاحظوا أن جهاز MiniTouch لا يتطلب عملية جراحية ويعتمد على إلكترونيات متاحة بسهولة – مما يعني أنه يمكن تثبيته على الأطراف الاصطناعية الموجودة، ويمكن تخصيصه بسهولة، وهو نسبيًا نسبيًا. غير مكلفة.
وقال البروفيسور سيلفسترو ميسيرا، وهو مؤلف بارز آخر للورقة البحثية من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان وكلية سانتانا للدراسات المتقدمة في إيطاليا، إن الفريق يخطط الآن لإنشاء نظام واحد يمكن ارتداؤه يمنح الأشخاص الذين بترت أطرافهم القدرة على لتجربة العديد من الأحاسيس المختلفة باستخدام الأطراف الاصطناعية – بما في ذلك الضغط والملمس والموضع ودرجة الحرارة والرطوبة.
“هذا سيكون بالنسبة لنا [really] قال ميسيرا: “الخطوة التالية الكبيرة”.
وقالت الدكتورة سيغريد دوبان، الخبيرة في التغذية المرتدة الحسية للأطراف الاصطناعية في جامعة كوليدج دبلن، والتي لم تشارك في الدراسة، إن النظام المتكامل بالكامل كان خطوة كبيرة إلى الأمام في أبحاث التغذية المرتدة الحرارية للأطراف الاصطناعية، ويمكن أن يساعد الناس على الشعور بشعورهم. وكانت الأطراف الاصطناعية جزءًا من أجسادهم.
لكنها حذرت من أن الفريق أظهر في السابق أنه من غير الممكن إثارة أحاسيس حرارية وهمية لدى جميع الأشخاص الذين بترت أطرافهم، في حين أنها لم تكن متسقة لدى البعض.
وقالت: “أنا متحمسة بشأن البحث الذي يظهر تطورات واعدة، ولكن… لا يمكن للناس أن يتوقعوا إدخال هذه الأجهزة الجديدة في نظام الرعاية الصحية لدينا في إطار زمني قصير”.
