Ученые представили первую систему бионического коленного сустава, физически и нейронно интегрированную с телом человека. Исследование, опубликованное в журнале Science, открывает новую эру в реабилитации людей с ампутацией ноги выше колена, позволяя им не просто ходить, а совершать сложные, динамичные движения – обходить препятствия, быстро менять направление и адаптироваться к неровной поверхности.
Credit: Tony Shu et al. / Science 2025
На протяжении веков протезы совершенствовались за счет механических улучшений: более легкие материалы, амортизация, энергосберегающие пружины. Однако даже самые передовые современные протезы остаются «отделенными» от тела – они работают по заранее заданным алгоритмам, что ограничивает их функциональность.
В новом исследовании реализована принципиально иная концепция – оссеоинтегрированный механоневральный протез, который соединяется с костью, мышцами и нервной системой пациента, превращая протез в продолжение тела, а не просто внешнее устройство. В эксперименте приняли участие два добровольца с ампутацией бедра, ранее использовавшие стандартные протезы. Им провели хирургическую ревизию, чтобы модифицировать остаток конечности для интеграции с новой системой.
Сначала в остаток бедренной кости вживляют титановый штифт – это обеспечивает прочное и стабильное соединение протеза с костной системой. Затем воссоздают естественную геометрию мышц-сгибателей и разгибателей, что позволяет сохранить физиологическое нейромышечное управление. Наконец, в мышцы имплантируют постоянные электроды, которые улавливают электрические сигналы напрямую, без помех от кожи и протезной гильзы, обеспечивая высокоточную передачу команд.
Благодаря такой интеграции мозг пациента получает сенсорную обратную связь от протеза, а протез – сигналы от мышц, как если бы это был настоящий сустав. Это позволяет управлять движением «по намерению»: достаточно лишь представить движение, и бионический коленный сустав повторяет его в реальном времени.
Результаты показали, что участники значительно лучше контролировали движение протезом по сравнению с пользователями стандартных протезов – особенно при обходе препятствий. Таким образом, для восстановления естественной функции и ощущения «своей» конечности необходимо не разделять тело и протез, а наоборот – объединять их на анатомическом уровне. Подобная глубокая интеграция открывает путь к протезам, которые не просто заменяют утраченную конечность, а становятся ее органичной частью.
Текст: Иван Долгих
Tissue-integrated bionic knee restores versatile legged movement after amputation. Tony Shu et al. Science389,eadv3223(2025).
DOI:10.1126/science.adv3223
Свежие комментарии