Đem lại xúc giác cho bàn tay giả

prothese de mainLần đầu tiên, một thiết bị của bàn tay sinh học có khả năng cung cấp xúc giác cho kẻ mang nó, đã được thử nghiệm thành công ở bệnh nhân bị cụt cẳng tay.

Bệnh nhân Dennis Aabo, được bịt kín mắt, tai nghe nhét vào lỗ tai, đã cảm nhận được tròn hay vuông, cứng hay mềm khi chạm vào vật được đặt vào trong bàn tay trái. Người đàn ông Đan Mạch này đã bị mất cảm giác từ 9 năm nay. Cảm giác đã được truyền vào bàn tay nhân tạo được gắn vào mõm cụt của cẳng tay, đã bị cắt cụt sau tai nạn vào năm 2004. Được giới thiệu rộng rải từ năm 2014, dự án Lifehand2 của châu Au đã gặt hái được thành quả. Cho đến bây giờ, chưa có thiết bị nào có khả năng truyền cảm giác cả.

KỸ THUẬT TINH TẾ
Theo TS Nathanael Jarrasse thuộc Viện nghiên cứu trí tuệ nhân tạo, Paris, cho biết trong những năm gần đây, các phòng thí nghiệm về robot đã có thể thực hiện việc gắn vào tay các thiết bị có khả năng thực hiện các thao tác phức tạp. Gây ấn tượng nhất là thiết bị “Luke Arm” do công ty Deka chế tạo, có khả năng nắm được một hạt cà phê. Nhưng các thiết bị này rất khó điều khiển. Hơn nữa, những người được gắn các thiết bị này vẫn không có cảm giác khi nắm một vật.
Sau gần 30 năm, các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm robot của Trường cao đẳng Sant’Anna ở Pise, Ý, đã tìm được cách khác phục vấn đề này. Theo GS Silvestro Micera cho biết nhóm nghiên cứu đã mô phỏng theo những gì xảy ra trong một bàn tay thật để chế tạo một thiết bị mà bệnh nhân có thể kiểm soát được các cử động thông qua hệ thần kinh của người bệnh và sau đó hệ thần kinh sẽ tạo ra cảm giác như ở bàn tay thật.
Với sự trợ giúp của các nhà khoa học Ý, Thụy Sĩ và Đức, nhóm nghiên cứu của GS S. Micera đã vượt qua giai đoạn đầu tiên nằm trong khung dự án Lifehand vào năm 2008. Hai điện cực dưới dạng sợi dây, được đặt dọc theo 2 sợi dây thần kinh của cánh tay của bệnh nhân bị cụt tay, để truyền tín hiệu vận động đến một bàn tay giả. Bàn tay này không gắn vào cánh tay mà được đặt ở vị trí không xa lắm. Nhóm nghiên cứu có thể khiến cho bệnh nhân có thể mở đóng bàn tay hay kẹp một vật giữa ngón tay cái và ngón trỏ.
Dự án Lifehand2 với nhiều tham vọng hơn đã được khởi sự. Với sự hợp lực của 9 phòng thí nghiệm của châu Au, họ đã tiến hành thử nghiệm một thiết bị được kiểm soát bới hệ thần kinh trung ương, có khả năng gởi tín hiệu cảm giác của các ngón tay về não bộ của bệnh nhân.

CÁC THIẾT BỊ THU TÍN HIỆU Ở ĐẦU CÁC NGÓN TAY
Với mục đích này, bàn tay giả nguyên thủy đã được cải tiến. Các kỹ sư đã trang bị cho bàn tay, ở ngay đầu các ngón tay, các đầu thu tín hiệu đặc biệt, có khả năng cảm nhận xúc giác như của da. Làm thế nào để có thể truyền tín hiệu thu được từ các đầu thu này vào dây thần kinh cảm giác của bệnh nhân với một vận tốc vừa đủ để người bệnh có thể điều chỉnh cử động theo cảm giác. Đó là thách thức mà các nhà khoa học quan tâm.
Để đạt được điều đó, nhóm nghiên cứu của TS Thomas Stieglitz thuộc Viện đại học Fribourg-en-Brisgau, CHLB Đức, đã chấp nhận các điện cực thế hệ mới, được gắn thẳng góc trong dây thần kinh. Dưới dạng sợi, các điện cực này được cung cấp 16 vùng tiếp xúc điện trên dây thần kinh.
Vào ngày 26/01/2013, TS Dennis Aabo Sorensen đã thực hiện cuộc phẫu thuật tại Bệnh viện Gemelli ở Rome, Ý. Trong cuộc phẫu thuật này, các nhà phẫu thuật đã trang bị 2 điện cực cho dây thần kinh giữa của cánh tay có chức năng điều khiển các cử động của ngón cái, ngón trỏ cũng như cảm nhận về xúc giác và dây thần kinh tay trụ có chức năng như trên đối với ngón đeo nhẫn và ngón út. Một điện cực ở gần khớp nối để điều khiển vận động và một ở xa hơn để truyền cảm giác.Tháng tiếp đó là một giai đoạn tập luyện gian khổ. Trong phòng thử nghiệm, mỗi ngày trong 14 ngày liên tục, các điện cực nhô ra từ cánh tay của bệnh nhân được nối với bàn tay nhân tạo thông qua một thiết bị điện tử nặng nề. Nhờ thiết bị điện tử này, các nhà nghiên cứu đã tinh tế hóa sự “đối thoại” giữa các đầu thu tín hiệu và các dây thần kinh cảm giác của người bệnh rồi giữa dây thần kinh vận động và bàn tay giả.

THIẾT LẬP ĐỐI THOẠI
Một khi đã thiết lập được đối thoại giữa điện cực và hệ thần kinh cảm giác, các nhà khoa học tiếp tục cài đặt đối thoại về vận động. Vào năm 2008, người ta đã có thể điều khiển bàn tay từ xa. Lần này, các phẫu thuật viên đã đặt bàn tay giả lên trên mõm cụt. Thật đáng tiếc, do ở gần các điện cực được gắn trong cánh tay, các mạch điện tử của bàn tay đã bị chồng chéo với các điện cực ở gần hơn mà các điện cực này lại truyền tín hiệu vận động! Điều bất ngờ này đã buộc các nhà nghiên cứu phải thay các điện cực này bằng các điện cực khác được đặt ngay ở trên da. Các điện cực này không ghi các tín hiệu đến từ dây thần kinh vận động mà từ sự co cơ.
Điều bất ngờ này không làm hỏng sự thành công của cuộc phẫu thuật. Rất nhanh chóng bệnh nhân đã phát triển được một sự khéo léo và cảm nhận được những cảm giác sơ đẳng: mắt bịt kín và tai nghe nhét vào lỗ tai, người bệnh thực hiện được khoảng một trăm tét thử nghiệm. Cuối cùng, người bệnh đã nhận ra được độ chắc của những đồ vật khác nhau : cứng, hơi cứng hay mềm trong 79% trường hợp; hình tròn, vuông hay hình thuẩn trong 88% trường hợp. Những cảm giác này đã cho phép người bệnh nhận thức được hình dạng của vật đang cầm trong tay và người bệnh có thể điều chỉnh được cách nắm.
Trong khi chờ đợi, toàn bộ hệ thống cần phải được tiểu hình hóa và vấn đề về chồng chéo tín hiệu cần phải được giải quyết. Dự án Handbot, do Viện đại học Rome, Ý, chủ trì, kế thừa dự án Lifehand2. Thiết bị mới sẽ được thử nghiệm vào năm 2016.

(Theo LaRecherche, 4/2014)

BS NGUYỄN VĂN THÔNG
DrThong007@gmail.com

Bài này đã được đăng trong Khoa học ngày nay. Đánh dấu đường dẫn tĩnh.

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s