MIT uji kaki bionik kendali otak, langkah inovatif dalam prostetik alami

Bagi banyak orang yang diamputasi, kaki palsu menawarkan kesempatan untuk mendapatkan kembali mobilitas. Namun prostetik tradisional bisa terasa kaku dan tidak alami. Kini, para peneliti MIT telah menguji prostesis baru yang memberikan pengalaman berjalan lebih alami bagi orang yang diamputasi.

Dilansir dari Interesting Engineering (23/7), kaki bionik yang dikendalikan otak ini memungkinkan pemakainya mengendalikan kaki palsu hanya dengan menggunakan pikiran mereka. Studi tersebut menunjukkan kemampuan peserta untuk berjalan lebih alami, menangani tangga, dan dengan mudah bermanuver di sekitar penghalang.

“​​Belum ada yang mampu menunjukkan tingkat kendali otak yang menghasilkan gaya berjalan alami, di mana sistem saraf manusia mengendalikan gerakan, bukan algoritma kendali robot,” kata Hugh Herr, salah satu direktur K. Lisa Yang Center for Bionics di MIT, dan penulis senior studi baru ini.

Teknik bedah di baliknya

Kunci dari teknologi kaki bionik ini adalah teknik bedah baru yang disebut antarmuka myoneural agonis-antagonis (AMI). Operasi amputasi di bawah lutut ini mempertahankan dan menghubungkan kembali saraf dan otot pada sisa anggota tubuh. Biasanya, operasi amputasi memutuskan hubungan antar otot (agonis dan antagonis) yang biasanya bekerja sama. Hal ini mengganggu komunikasi alami antara otot-otot dan sistem saraf.

Operasi AMI menghubungkan kembali pasangan otot agonis dan antagonis pada sisa anggota tubuh. Sinyal dari otot yang bergabung kembali membantu kaki bionik dalam menentukan keinginan pengguna untuk menggunakan kaki palsu (melenturkan, mengarahkan, memutar).

“Dengan prosedur amputasi AMI, semaksimal mungkin, kami berupaya menghubungkan agonis asli dengan antagonis asli dengan cara fisiologis sehingga setelah amputasi, seseorang dapat menggerakkan seluruh anggota tubuh tiruannya dengan tingkat propriosepsi fisiologis dan rentang pergerakan,” jelas Herr.

Antarmuka neuroprostetik mulai bekerja setelah operasi AMI menyambungkan kembali otot. Ia menggunakan elektroda pada sisa anggota tubuh untuk mendeteksi dan memantau kontraksi otot ini. Antarmukanya tidak hanya mencatat aktivitas otot. Ia memiliki algoritma canggih yang bertindak seperti decoder. Ini menganalisis pola spesifik kontraksi otot dan menerjemahkannya ke dalam gerakan yang dimaksudkan untuk kaki palsu.

Untuk penelitian ini, semua peserta menerima kaki bionik dengan sendi pergelangan kaki bertenaga listrik. Ini biasanya menangkap sinyal dari otot gastrocnemius, yang mengontrol fleksi dan ekstensi kaki. Sinyal tersebut kemudian dimasukkan ke dalam kontroler robotik, yang menentukan pergerakan pergelangan kaki yang optimal tergantung pada variabel seperti sudut tikungan, torsi, dan catu daya.

Berdasarkan siaran pers, manfaat operasi AMI terbukti dalam penelitian terhadap tujuh pasien. Selain itu, mereka melaporkan berkurangnya rasa sakit dan atrofi otot minimal setelah operasi.

“Pekerjaan ini merupakan langkah lain bagi kami menunjukkan apa yang mungkin dilakukan dalam memulihkan fungsi pasien yang menderita cedera anggota tubuh parah. Melalui upaya kolaboratif seperti inilah kami dapat membuat kemajuan transformasional dalam perawatan pasien,” kata Matthew Carty, seorang ahli bedah di Brigham and Women’s Hospital dan profesor di Harvard Medical School.