Robotika v lékařství

    Různé druhy protetik doprovázejí člověka již stovky let. Kdysi ale byly velmi nepraktické, prakticky jen částečně zajišťovali to co zvládala původní končetina a většina vlastností byla ztracena.

Obr. 1: Nejstarší protetika [17]

Tak tomu bylo ještě do nedávna, ačkoli pohodlnost užívání protetik, jejich materiály a další vlastnosti se ale moc dál nepohybovali, dokud nebylo docíleno určité úrovně elektroniky a obecně předmětu biomechanotroniky.

    V současné době je nejvýznamnější rozvoj nastává v oblasti vývoje robotických končetin a to konkrétně rukou. Které mají pro člověka velmi významný vliv na jeho život.

   Robotické protézy je možné ovládat několika způsoby. Jednou z možností je již v minulé kapitole zmiňované EEG. Kdy elektrody připevněné k hlavě člověka snímají aktivitu mozku a na základě jejich vyhodnocení dochází k pohybu končetiny. Tato možnost ale není nejvhodnější, jelikož vzhledem k mozkové činnosti je zaznamenáváno velmi mnoho údajů, které mohou zkreslovat danou informaci. Také pohyby kabelů mohou vyvolat narušení spojení mezi elektrodou a daným snímaným místem popřípadě vytvořit nežádoucí šum.

Obr.2: Protéza řízená pomocí EEG [18]

   Další možnosti je snímaní kontrakcí svalů, to je vhodné například při amputaci v oblasti kolem zápěstí. Svalové kontrakce jsou snímány elektrodami umístěnými ke svalu. Ty je nutné vždy umístit tak, abychom měli referenční, aktivní a zemnící elektrodu, vůči kterým hodnoty měříme.  Ovšem sledování svalů nedokáže poskytnout informaci o pohybech prstů ale pouze o otevření a sevření zapěstí popřípadě otáčení ruky. Tyto informace by nám mohlo poskytnout napojení na nervy dané končetiny.

Obr.3: Vizualizace možnosti napojení elektrod [19]

    Postupným vývojem elektroniky a jejím propojení s medicínou bylo dosaženo stavu, kdy je možné při vhodné technologii a zručnosti lékařů snímací zařízení napojovat přímo na nervy. Při snímání nervů jsou získávány jednotlivé signály, které za pomoci řídící jednotky jsou analyzovány a uvádějí do chodu jednotlivé motorky ovládající končetinu.

Obr. 4: Znázornění na napojení nervy ve svalech [20]

    Prvním krokem bylo vytvořit končetinu, kterou by bylo možné ovládat. Následným krokem by bylo možné navracet lidem ztracený smysl. Pokud končetinu vybavíme vhodnými senzory tlaku a teploty, je možné poskytovat člověku zpětnou informaci o objektu, kterého se dotýká. To nelze hned a nikterak snadno. Práce s novou protézou je nutno naučit a získat cit a zjistit jak vypadají nové informace z ní získávané a hlavně je nutné, aby se mozek naučil s nimi pracovat. Zkušenost ukazuje, že naučit se zacházet s danou protézou je poměrně rychlé. Více informací o daných projektech naleznete zde: http://www2.engr.arizona.edu/~bme517/Prosthetics%20Reinnervation%20Paper.pdf

Obr. 5: Robotická protéza [21]