Ученые из Америки разработали способ отслеживания растяжения мышц с помощью магнитных датчиков, имплантированных в тело. Исследования показали, что система может определить длину мышцы за доли миллисекунды. Датчики безопасны и совместимы с организмом. В перспективе это позволит совершенствовать системы управления протезами конечностей.
Исследователи из Массачусетского технологического института (США) разработали способ отслеживания движений мышц с помощью системы из магнитов.
Эта технология уже продемонстрировала свою эффективность в экспериментах на животных, и теперь исследователи планируют использовать её для помощи людям с ампутациями в более точном и естественном управлении протезами конечностей. опубликована в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Современные протезы конечностей управляют с помощью электромиографии (ЭМГ). Электроды, фиксируемые на коже или вживляемые в оставшуюся мускулатуру ампутированной конечности, регистрируют сигналы мышц и передают их протезу. Такой подход не использует информацию о длине или скорости сокращения мышц, что могло бы сделать движения протеза более точными.
Авторы статьи уже несколько лет занимаются разработкой нового метода измерения мышечной работы. Их подход, названный «магнитомикрометрией», применяет постоянные магнитные поля, обволакивающие небольшие шарики, вживленные в мышцу.
Датчик, размером с кредитную карту и прикреплённый к поверхности тела, отслеживает расстояние между двумя магнитами. При сокращении мышцы магниты приближаются, а при её расслаблении — отдаляются друг от друга.
Ранее ученые доказали возможность использования системы для точного измерения небольших движений лодыжки. Сейчас задача поставлена на выяснение способности системы выполнять точные измерения во время естественных движений вне лабораторных условий. Для этого исследователи построили полосу препятствий для индюков, в мышцы ног которых имплантировали датчики. В результате выяснилось, что во время прыжков, бега и других движений система рассчитывала длину мышц менее чем за миллисекунду.
Авторы проверили биосовместимость имплантов: магниты не вызвали рубцов, воспаления или других негативных реакций организма. Операция не повлияла на походку индюков, что говорит о том, что датчики не вызывали дискомфорта. Магниты стабильны в течение восьми месяцев, всего периода исследования, и не перемещались друг к другу при расстоянии не менее трех сантиметров.
Ученые планируют получить разрешение на тестирование системы у людей с протезами конечностей. Цель — задействовать датчик для управления протезами, как ЭМГ. Вживленные в сохранившиеся мышцы магнитные датчики передадут протезу информацию о степени растяжения и придадут ему желаемое положение.