누군가가 다리의 일부를 잃었을 때, 보철물은 돌아다니는 것을 더 쉽게 만들어 줄 수 있습니다. 하지만 대부분의 보철물은 정적이고, 다루기 어렵고, 움직이기 어렵습니다. 이제 MIT 연구원과 동료가 개발한 새로운 신경 인터페이스는 생체공학적 하지를 허벅지의 신경 종말에 연결하여 뇌가 제어하도록 하여 자연스러운 신체 부위처럼 느껴지게 합니다.
MIT 생물물리학자는 “환자에게 ‘당신의 몸은 무엇입니까?’라고 물으면 그들은 보철물을 포함하지 않습니다.”라고 말했습니다. 휴 로드SM ’93, 이 분야의 주요 저자 중 한 명 공부하다17세 때 등반 사고로 양쪽 다리를 잃은 그는 뇌를 보철물에 연결하면 긍정적인 감정적 영향을 미칠 수 있다고 말합니다.
신경 인터페이스를 보철물에 연결하는 데는 두 단계가 필요합니다. 첫 번째는 하퇴 절단 후 남은 근육 부분을 포함하는 수술입니다. 이 수술은 발목을 위로 구부리기 위해 수축하는 정강이 근육을 종아리 근육에 다시 연결하여 이 움직임을 상쇄합니다. 이 지점에서 보철물을 장착할 수도 있습니다. 이 시술은 보철물이 더 역동적으로 움직일 수 있도록 하는 것 외에도 환지통을 줄이고 환자가 넘어지거나 넘어질 가능성을 줄일 수 있습니다.
“수술은 그 자체로 의미가 있습니다.” 2018년에 수술을 받은 패럴림픽 선수 에이미 피에트라피타의 말이다. “다리가 돌아온 것 같아요.” 하지만 인공 관절이 신경계에 연결되지 않으면 자연스러운 움직임은 여전히 제한적이다.
2단계에서는 표면 전극이 뇌에서 종아리와 정강이 근육까지의 신경 활동을 측정하여 하퇴를 움직이려는 의도를 나타냅니다. 바이오닉 다리의 작은 컴퓨터가 이러한 신경 신호를 해독하고 그에 따라 다리를 움직입니다.
“생물학적 사지가 온전하다면, 예를 들어 계단을 오르내릴 수 있고, 그것에 대해 생각하지도 않을 수 있습니다. 그것은 비자발적입니다.” Herr가 말했습니다. “그것은 우리 환자의 경우이지만, 그들의 사지는 티타늄과 실리콘으로 만들어졌습니다.”
저자는 신경 인터페이스를 사용하는 7명과 기존 절단 수술을 받은 7명의 이동성을 평가했으며, 모두 같은 유형의 의수를 사용했습니다. 신경 인터페이스를 사용하는 사람들은 41% 더 빨리 걸을 수 있었고 경사면과 계단을 오를 수 있었습니다. 또한 장애물을 더 민첩하게 피할 수 있었고 균형 감각이 더 좋았습니다. 그리고 그들은 의수가 그저 돌아다니는 도구가 아니라 자신의 몸의 일부라고 느꼈다고 설명했습니다.
이 시술은 보스턴의 브리검 앤 위민스 병원에서 표준 치료가 되었습니다. 하지만 환자가 팔다리의 신경을 완전히 제어할 수 있게 해주는 표면 전극은 임상적으로 구현되기까지 몇 년이 걸릴 것이고, 이 인터페이스는 지금까지 실험실에서만 사용되었습니다. 또 다른 한계는 근육 재부착이 절단 후 몇 년이 지나서 시행되면 덜 효과적일 수 있다는 것입니다.
Herr와 그의 팀은 결국 보철물의 표면 전극을 자기 구로 대체하여 근육 역학을 더 정확하게 추적할 수 있기를 바라고 있습니다. 그는 “우리의 목표는 신체를 정말로 재구성하고, 신체를 재건하는 것입니다.”라고 말합니다.