הוספת יכולת חישה לתותבות משפרת את מהירות ההליכה ומפחיתה את כאבי הפנטום ואת המאמץ המטבולי
חדש: תותבות מסוג חדש אפשרו לשני כרותי רגליים לחוש את כף הרגל והברך המלאכותיות של אמצעי העזר שלהם. הרגל התותבת שפיתח צוות חוקרים בינלאומי מבוססת על חיישנים שמקושרים לעצבים שנותרו בירך לאחר הקטיעה. ממצאים ראשונים מעלים שהמשוב העצבי גם מפחית את המצוקה הגופנית והנפשית של קטועי הגפיים.
כשאנחנו הולכים אנו חשים את תנועות ברכינו ואת מגע כף רגלנו בקרקע. מערכת העצבים מקבלת ללא הרף משוב חושי כדי להפעיל כיאות את שרירי הגוף. אך קטועי גפיים שמשתמשים ברגל תותבת אינם יודעים בדיוק היכן התותבת נמצאת בכל רגע ורגע, איך היא זזה או על איזה סוג של קרקע היא עומדת.
בשל כך, לעיתים קרובות הם אינם יכולים לסמוך על התותבת בזמן ההליכה, ועל כן מסתמכים יותר מדי על הרגל הבריאה – שמתעייפת מהר. הליכה פשוטה על חלוקי נחל או על חול, למשל, יכולה להתיש בעלי תותבות, משום שהיא מורכבת יותר מהליכה על משטח ישר ודורשת משוב מתמיד. כמו כן, קטועי גפיים חווים לא פעם כאבי פנטום בגפיים הקטועות, כלומר כאב מדומה באיבר שאינו קיים עוד, ואין כיום דרך לרפא כאבים כאלה.
צוות חוקרים בינלאומי שהתבסס על שיתוף פעולה בין המכון הטכנולוגי של ציריך וחברת ההזנק SensArs מלוזאן, פיתחו מִמשק המקשר את התותבת עם העצבים שנותרו בירך של המשתמש, וכך מספק לו משוב חושי. במחקר שנעשה בשיתוף אוניברסיטת בלגרד ופורסם בכתב העת Nature Medicine, ניסו את הממשק הזה על שני אנשים שרגל אחת שלהם נכרתה מעל לברך.
הרגל הבריאה מתעייפת מהר, בעיקר בהליכה על משטח שאינו ישר ואחיד. אדם עם רגל תותבת | צילום: Shutterstock
מאות מלאכותי לאות טבעי
כדי לספק למערכת העצבים את המידע החושי הדרוש חיברו המדענים חיישני מגע לסוליה של כף רגל תותבת רגילה, ואספו נתונים על תנועת הברך שסיפק מפרק הברך האלקטרוני של התותבת. לאחר מכן השתילו מנתחים אלקטרודות זעירות ביָרֵך של כל משתתף וחיברו אותן לעצבים שנותרו ללא פגע.
"מטרת הניתוח הייתה לשחזר את המשוב החושי שקיים ברגליים תקינות, על ידי חיבור האלקטרודות במקומות הנכונים בעצבים", אומר האורתופד מרקו בומבסירביץ' (Bumbasirevic) מהמרכז הקליני של סרביה בבלגרד, שם בוצע הניתוח. את האלקטרודות פיתחו מדענים מאוניברסיטת פרייבורג בגרמניה, ואת התותבת ייצרה חברת Össur.
צוות המחקר פיתח אלגוריתמים שיתרגמו את המידע מחיישני המגע והתנועה לדחפים של זרם ויעבירו אותם לעצבים המתפקדים. כל השאר התרחש באופן טבעי: האותות מהעצבים המתפקדים הועברו למוח של קטוע הגפיים, שהצליח לחוש את התותבת ולהתאים את ההליכה לתחושות המגע. כך הושלם החיבור בין הגוף למכונה.
פחות מאמץ, פחות כאב
במהלך שלושת חודשי המחקר עברו המשתתפים סדרת מבחנים שהבהירו היטב עד כמה המשוב הועיל להם. עם המשוב ההליכה הייתה היתה פחות תובענית מבחינה פיזית לעומת הליכה ללא משוב, וזה ניכר גם בירידה משמעותית בצריכת החמצן שלהם. הדבר משמעותי מאוד, שכן כריתה של הרגל מעל הברך מתאפיינת גם בעלייה בסיכון למחלות לב וכלי דם, וסיכון גבוה פי 2.2 למוות. כך שניצול יעיל יותר של החמצן עשוי לצמצם גם בעיות בריאות אחרות שמהן סובלים קטועי גפיים.
גם מבחינת מאמץ שכלי, ההליכה עם משוב מתישה פחות, שכן המשתתפים צריכים להתרכז בהליכה פחות מאשר כשהם הולכים בלי משוב – כפי שהעידה מדידת פעילות המוח שלהם ב-EEG. כך הם יכולים להקדיש יותר קשב למטלות אחרות. ואכן, כשהתבקשו לבצע במקביל להליכה מטלה אחרת שדורשת יכולת שכלית – הבחנה בין צלילים לצלילי רקע – הם ביצעו אותה טוב יותר כשקיבלו משוב חושי מהתותבת.
נראה שהממשק עם מערכת העצבים מעורר את העצבים הפגועים גם לאורך זמן. לפני תחילת הניסוי התלוננו שני המשתתפים על כאבי פנטום בגפיים. אחד מהם, סָבוֹ פָּנִיץ' (Panic), סיפר: "הבוהן בכף הרגל שאין לי כואבת. כך גם כף הרגל, העקב, הקרסול, והחלק האחורי של השוק – שאינם קיימים". במהלך חודש הטיפול הכאב פחת משמעותית אצל אחד המשתתפים, ונעלם לגמרי אצל חברו. "מאז שהתחלתי את הטיפול אינני חש עוד כאבי פנטום", אמר פניץ'.
המדענים אופטימיים, אך מדגישים שנחוץ עדיין מחקר נרחב יותר בשיטה החדשה: יש לבחון את התותבת למשך זמן רב יותר, לכלול בניסוי גם בדיקות בפעילות יומיומית אמיתית מחוץ לכותלי המעבדה, ועל מספר רב יותר של נבדקים. בניסוי הנוכחי, שהיה מוגבל בזמן, האותות מהרגל התותבת נשלחו לאורך כבלים דרך העור אל האלקטרודות בירך. לשם כך נאלצו המשתתפים לעבור ניתוח בהרדמה, שבמהלכו הושתלו ארבע יחידות נפרדות בנוסף לחוטים שמעבירים אותות ביניהן לבין הרגל התותבת. כדי לפשט את הליך הניתוח המדענים מתכוונים לפתח מכשיר שיהיה אפשר להשתיל בגוף כיחידה אחת בלי צורך בכבלים. "אנו מתכננים לפתח התקן אלחוטי שמעורר את העצבים ונוכל להשתילו כמו קוצב לב", סיכם מנכ"ל SensARS פרנצ'סקו פטריני.
סרטון של המכון הטכנולוגי של ציריך (ETH) על המחקר (באנגלית):
