Χέρια σαν αληθινά!

Μία απλή κίνηση του χεριού, το άγγιγμα μιας επιφάνειας και η λαβή ενός αντικειμένου, που για τους περισσότερους από εμάς θεωρούνται διαδικασίες αντανακλαστικές και δεδομένες, για πολλούς συνανθρώπους μας που έχουν χάσει το χέρι τους αποτελούν ένα μακρινό όνειρο. Τα νέα «βιονικά άκρα» ωστόσο που υποστηρίζονται από μεγάλο εύρος τεχνολογιών αιχμής υπόσχονται τώρα την εκπλήρωση αυτού του ονείρου. Εξ επαφής ή επεμβατικά, τα προσθετικά αυτά άκρα «συνομιλούν» με το ανθρώπινο νευρικό σύστημα και επιτυγχάνουν την αμφίδρομη επικοινωνία μαζί του. Ετσι, η διαισθητική κίνηση και η αίσθηση αφής μπορούν πλέον να γίνουν πραγματικότητα.

Πριν από λίγα χρόνια κανένας δεν φανταζόταν ότι ένας ασθενής που είχε χάσει τα πόδια του θα μπορούσε να γίνει ολυμπιονίκης δρομέας. Ούτε μπορούσαμε να διανοηθούμε ότι κάποιος που είχε χάσει το χέρι του θα μπορούσε να πραγματοποιεί σύνθετες καθημερινές πράξεις, π.χ. να δένει μόνος του τα κορδόνια του, να μαγειρεύει ή να πληκτρολογεί ένα κείμενο στον ηλεκτρονικό υπολογιστή.

Με την πρόοδο της τεχνολογίας και των νέων πανίσχυρων και ταυτόχρονα «πουπουλένιων» υλικών, τα… βιονικά άκρα είναι πλέον γεγονός. Με τη βοήθεια υπερσύγχρονων ρομποτικών μηχανισμών, η νέα γενιά «έξυπνων» προσθετικών μελών παρουσιάζεται από κάποιους ως ολοκληρωμένο προϊόν προς εμπορική εκμετάλλευση και από άλλους ως τομέας που χρήζει βελτίωσης, ιδιαίτερα ως προς το αισθητηριακό ερέθισμα που λαμβάνει ο ασθενής.

Την ίδια ώρα αρκετά ερευνητικά κέντρα ρίχνονται στον αγώνα δρόμου των ρομποτικών μελών, με στόχο την ανάπτυξη ενός καινοτόμου συστήματος που θα ανταποκρίνεται με μεγαλύτερη πιστότητα στο θαύμα της φύσης –στα πραγματικά άκρα. Οι μέθοδοι που ακολουθούνται διακρίνονται για την ώρα σε επεμβατικές –κατά τις οποίες οι εκλεπτυσμένες ρομποτικές συσκευές συνδέονται με το εναπομείναν άκρο χειρουργικά –και μη επεμβατικές –κατά τις οποίες οι ρομποτικές συσκευές προσαρμόζονται στο τέλος του υπάρχοντος άκρου και με τη βοήθεια αισθητήρων «διαβάζουν» το ηλεκτρικό φορτίο που προκύπτει από τις συσπάσεις των μυών.

Ερευνητές από το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Σαλγκρένσκα, σε συνεργασία με ειδικούς από το Πανεπιστήμιο Τσάλμερς στη Σουηδία, ανακοίνωσαν πριν από λίγους μήνες ότι πραγματοποίησαν για πρώτη φορά τη χειρουργική τοποθέτηση ηλεκτροδίων απευθείας σε νεύρα και μυς ασθενούς, προκειμένου να είναι σε θέση να χειρίζεται με ακρίβεια το ρομποτικό του χέρι. Σύμφωνα με τους επιστήμονες πρόκειται για καινοτομία στον χώρο της ρομποτικής προσθετικής η οποία επιτρέπει την εκτέλεση «πλαστικών» κινήσεων, παρόμοιων με εκείνες ενός πραγματικού άνω άκρου. Εμείς βρήκαμε τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας δρα Ρίκαρντ Μπρόνεμαρκ, ο οποίος μίλησε στο «Βήμα» για τη διαφορά της συγκεκριμένης μεθόδου από τις ήδη υπάρχουσες.

«Η μεγάλη διαφορά της συγκεκριμένης μεθόδου από προηγούμενες τεχνολογίες είναι ότι αποτελεί την πρώτη που προσφέρει μόνιμη αποκατάσταση μέλους ασθενούς που έχει υποστεί ακρωτηριασμό. Ο,τι άλλο έχει δοκιμαστεί πριν από τη συγκεκριμένη μέθοδο έχει γίνει σε ερευνητικό επίπεδο εντός του εργαστηρίου» μας λέει ο δρ Μπρόνεμαρκ. «Χάρη στην τεχνολογία μας όμως, τώρα ο ασθενής μπορεί να λάβει μόνιμη λύση. Καταφέραμε δηλαδή να γεφυρώσουμε το χάσμα ανάμεσα στην έρευνα και στην κλινική πραγματικότητα. Επιπλέον, καθώς πρόκειται για την πρώτη εμφύτευση ρομποτικού μέλους, έχουμε τώρα την ευκαιρία μελέτης του νευρομυϊκού συστήματος με τρόπους που μέχρι πρότινος δεν ήταν εφικτοί».

Ο δρ Μαξ Ορτίζ Καταλάν από το σουηδικό Πανεπιστήμιο Τσάλμερς (ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: CHALMERS)

Σύμφωνα με τον δρα Μαξ Ορτίζ Καταλάν, ο οποίος και ανέπτυξε το νέο σύστημα, οι μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετώπισαν οι ειδικοί κατά τη διάρκεια του όλου εγχειρήματος σχετίζονταν κυρίως με τη μηχανική τοποθέτηση του προσθετικού μέλους αλλά και με τον φυσικό τρόπο ελέγχου του από τον ασθενή.

«Η μόνιμη εμφύτευση ηλεκτροδίων σε νεύρα και μυς ενός ασθενούς που είχε υποστεί ακρωτηριασμό στο χέρι πραγματοποιήθηκε στα τέλη Ιανουαρίου 2013. Ενδεχομένως να πρόκειται για την πιο σημαντική εξέλιξη στον χώρο της ρομποτικής προσθετικής εδώ και δεκαετίες, καθώς τώρα ο ασθενής είναι σε θέση να ελέγχει το ρομποτικό του άκρο διαισθητικά και με πιο «φυσικό» τρόπο. Επιπλέον, η τεχνολογία μάς επιτρέπει την απευθείας διέγερση των νεύρων για την πρόκληση «τεχνητής» αίσθησης στον ασθενή. Στην προκειμένη περίπτωση, με τον όρο «τεχνητή» εννοούμε ερεθίσματα τα οποία δεν προέρχονται από βιολογικούς αισθητήρες του χεριού –από τη στιγμή που δεν υπάρχει χέρι -, ωστόσο ο ασθενής αντιλαμβάνεται την αίσθηση σαν να προερχόταν από το χαμένο του άκρο, καθώς εκμεταλλευόμαστε τα ακριβή νευρικά μονοπάτια που θα χρησιμοποιούνταν κατά τη φυσιολογική διαδικασία» μας εξηγεί από την πλευρά του ο δρ Καταλάν.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ο ασθενής χρησιμοποιεί το συγκεκριμένο σύστημα περισσότερο από τρεις μήνες τώρα χωρίς να έχει εμφανίσει επιπλοκές. Ο ίδιος μάλιστα δηλώνει πολύ ευχαριστημένος, γιατί τώρα μπορεί να ελέγξει το ρομποτικό του μέλος από οποιαδήποτε θέση –κάτι που προηγουμένως δεν μπορούσε να κάνει, καθώς κουνώντας το χέρι του ενεργοποιούσε τους μυς των ώμων, οι οποίοι με τη σειρά τους προκαλούσαν παρεμβολές στα σήματα που συνέλεγαν τα επιδερμικά ηλεκτρόδια από τους δικεφάλους και τους τρικεφάλους, οδηγώντας σε απρόβλεπτες κινήσεις.

Ακόμη, ο ασθενής πλέον χρειάζεται να καταβάλει πολύ λιγότερη προσπάθεια προκειμένου να ενεργοποιήσει το πρόσθετο μέλος. «Αυτό συμβαίνει γιατί τα συστήματα που βασίζονται στα επιφανειακά ηλεκτρόδια συλλέγουν το σήμα που «ταξιδεύει» μέσα από τον μαλακό ιστό, τον λιπώδη ιστό και το δέρμα. Στην περίπτωση του δικού μας συστήματος, τα ηλεκτρόδια εμφυτεύονται απευθείας στον μυ, οπότε λαμβάνει άμεσα τα «χρήσιμα» για την κίνηση σήματα. Κάτι τέτοιο επιτρέπει στον χρήστη καλύτερο έλεγχο της λαβής του συγκριτικά με άλλα συστήματα, ενώ άλλοι παράγοντες, όπως π.χ. οι καιρικές συνθήκες, δεν επηρεάζουν τη λειτουργία του. Στην περίπτωση των συστημάτων που βασίζονται σε επιφανειακά ηλεκτρόδια η θερμοκρασία του περιβάλλοντος παίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία του. Στους -22 βαθμούς Κελσίου –μια συνηθισμένη θερμοκρασία στη Βόρεια Σουηδία –ένα τέτοιο προσθετικό μέλος θα σταματήσει να λειτουργεί, καθώς σύντομα το δέρμα του ασθενούς θα παγώσει και θα στεγνώσει από το ψύχος. Ο ασθενής μας εργάζεται σε εξωτερικούς χώρους και, όπως φαίνεται μέχρι στιγμής, μπορεί να χρησιμοποιήσει το μέλος του χωρίς πρόβλημα, γεγονός που τον διευκολύνει αφάνταστα» τονίζει ο δρ Μπρόνεμαρκ.

Κατά τους ερευνητές, το κόστος ενός τέτοιου συστήματος είναι δύσκολο να υπολογιστεί. «Στην παρούσα φάση πραγματοποιούμε δοκιμές ως προς την τεχνητή αντίληψη του ασθενούς μέσα από την εκτέλεση κινήσεων. Μελετάμε δηλαδή τον βαθμό της νευρικής διέγερσης που επιτρέπει στο ασθενή να «αισθάνεται» (υπό μορφή πιέσεων) το ξένο μέλος του. Ελπίζουμε το νέο αυτό σύστημα να συμβάλει μελλοντικά στην αλλαγή του τρόπου αντιμετώπισης των ατόμων που έχουν υποστεί ακρωτηριασμούς» μας επιβεβαιώνει ο δρ Μπρόνεμαρκ.

Το χέρι που αναπτύσσει ο κ. Κ. Δερμι­τζάκης στο Εργαστήριο Τεχνητής Νοημοσύνης του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης (ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΔΕΡΜΙΤΖΑΚΗΣ)

Ο κ. Κωνσταντίνος Δερμιτζάκης, διδακτορικός φοιτητής στο Εργαστήριο Τεχνητής Νοημοσύνης στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης, o οποίος στην παρούσα φάση αναπτύσσει το δικό του έξυπνο χέρι, μας εξήγησε πώς λειτουργεί η αγορά της ρομποτικής προσθετικής.

«Ποσοστιαία η ζήτηση των κάτω άκρων επικρατεί στην αγορά, αγγίζοντας το 80%. Το υπόλοιπο 20% ανήκει στα άνω άκρα» μας λέει ο ίδιος. «Πρόκειται για ποσοστά τα οποία μεταβάλλονται από χώρα σε χώρα, με τις ανεπτυγμένες χώρες να έχουν μικρότερο ποσοστό ζήτησης άνω άκρων από τις αναπτυσσόμενες, καθώς μεταβάλλεται ο τύπος των ατυχημάτων (π.χ. αυτοκινητικά, διαβήτης, εργατικά ατυχήματα κ.ά.) που θα μπορούσαν να στοιχίσουν ένα χέρι ή πόδι σε κάποιον».

Τι γίνεται όμως σε περίπτωση ακρωτηριασμού και πότε μπορεί ένας υποψήφιος ασθενής να λάβει ένα προσθετικό μέλος; «Υστερα από ένα ατύχημα υπάρχει ένας αρχικός χρόνος ανάρρωσης, δηλαδή από τρεις ως εννέα μήνες, ανάλογα με τον τύπο του ακρωτηριασμού και την ηλικία του ασθενούς, εξαιρώντας τυχόν επιπλοκές. Η εφαρμογή του ρομποτικού χεριού στο άκρο, μέσω της ειδικής υποδοχής, μπορεί να ξεκινήσει σχετικά νωρίς, αλλά λόγω του ακρωτηριασμού το εναπομείναν μέλος αλλάζει σχήμα και όγκο (μικραίνει), οπότε ώσπου να σταθεροποιηθεί το μέγεθός του χρησιμοποιούνται προσωρινές υποδοχές» υποστηρίζει ο κ. Δερμιτζάκης. Και συνεχίζει: «Οι μέθοδοι τοποθέτησης των ρομποτικών προσθετικών μελών χωρίζονται σε επεμβατικές και μη επεμβατικές. Η πρώτη μέθοδος αφορά τη συλλογή σημάτων απευθείας από το νευρικό σύστημα του χρήστη, είτε μέσω εγκεφαλικών εμφυτευμάτων είτε μέσω της χειρουργικής τοποθέτησης ηλεκτροδίων. Παρά το γεγονός ότι η μέθοδος αυτή είναι ικανή να μεταδίδει δεδομένα μεγαλύτερης ακρίβειας, συνοδεύεται από κινδύνους που σχετίζονται με μετεγχειρητικές μολύνσεις του ασθενούς και την απόρριψη των εμφυτευμάτων».

Σύμφωνα με τον έλληνα ερευνητή, ανάμεσα στους βασικούς παράγοντες που συντελούν στην απόρριψη ενός ρομποτικού μέλους από ασθενείς που έχουν υποστεί ακρωτηριασμό είναι αφενός το διογκωμένο κόστος –το οποίο μπορεί να φθάσει σε αρκετές δεκάδες χιλιάδες ευρώ, ανάλογα με τις δυνατότητες του μέλους –και αφετέρου οι υπερβολικά υψηλές προσδοκίες των ασθενών ως προς τις δυνατότητες του νέου τους άκρου, την ακρίβεια και το εύρος των προσφερόμενων κινήσεων και την ενεργειακή του κατανάλωση.

«Ο κάθε ασθενής αποτελεί μια διαφορετική περίπτωση. Οι ασθενείς μπορεί να αποφασίσουν να απαλλαγούν από ένα προσθετικό μέλος ύστερα από ένα διάστημα δοκιμής από έξι ως 30 μήνες. Αυτός ο χρονικός παράγοντας υποδεικνύει πόσο χρονοβόρες μπορεί να είναι οι μελέτες με αντικείμενο την αποδοχή ή την απόρριψη μιας συγκεκριμένης μεθόδου ή τεχνολογίας» παραδέχεται ο κ. Δερμιτζάκης.