Tangan robot mencapai gelas air.
Universitas Houston
Cerita ini merupakan bagian dari seri mengenai perkembangan terkini dalam bidang Regenerative Medicine. Artikel ini membahas kemajuan dalam umpan balik sensorik prostetik.
Pada tahun 1999, saya mendefinisikan regenerative medicine sebagai kumpulan intervensi yang mengembalikan fungsi normal pada jaringan dan organ yang rusak akibat penyakit, cedera karena trauma, atau aus akibat waktu. Saya memasukkan seluruh spektrum obat-obatan berbasis kimia, gen, dan protein, terapi berbasis sel, dan intervensi biomekanik yang mencapai tujuan tersebut.
Teknologi prostetik baru dapat memungkinkan amputasi untuk merasakan sensasi suhu secara real-time. Dalam sebuah studi untuk Med, Dr. Jonathan Muheim dan rekan-rekannya dari Neuro-X Institute menggambarkan sistem haptik untuk memberikan sensasi termal maya yang terkontrol kepada amputasi. Sistem ini dapat diintegrasikan ke dalam prostetik yang tersedia secara komersial, memungkinkan amputasi untuk merasakan sensasi termal yang lincah. Di sini, saya akan menganalisis penemuan mereka dan membahas bagaimana hal itu bisa memengaruhi masa depan pengembangan prostetik.
Hanya di Amerika Serikat, lebih dari 41.000 orang adalah amputasi lengan atas, menjalani kehidupan tanpa menggunakan satu atau kedua tangan. Selain kesulitan mekanis yang terkait dengan kehilangan anggota tubuh bagian atas, ada juga kesulitan termal. Bayangkan seberapa sering tangan atau jari digunakan sebagai alat pengukur suhu, misalnya saat memasak atau mengukur suhu tubuh anak, di antara hal lain.
Menariknya, ketika seorang amputasi kehilangan tangan, mereka sering merasakan jejak sensasi termal sebagai bagian dari sindrom tangan maya, di mana saraf yang terkait dengan sensasi tangan tetap aktif bahkan setelah kehilangan tangan.
Dengan memantau sensasi termal maya ini, Dr. Muheim dan rekan-rekannya mengembangkan sistem personalisasi yang mereka sebut MiniTouch untuk merangsang lengan sisa dan menghasilkan haptik suhu yang artifisial dari tangan prostetik.
Selama 130 hari, para peneliti memantau dengan cermat sensasi termal maya seorang pasien laki-laki berusia 57 tahun tanpa tangan selama 20 tahun. Dalam periode 130 hari, para peneliti memetakan sensasi termal maya ke ujung saraf pada lengan sisa.
GAMBAR 1: Pemetaan termal lengan sisa
Muheim dkk.
Dari situ, mereka mengintegrasikan sistem MiniTouch pemetaan termal, yang terhubung ke sensor kulit termal aktif pada tangan prostetik. Ketika prostetik menyentuh benda yang dingin, MiniTouch merangsang bagian lengan sisa yang terkait dengan kedinginan, menyampaikan sensasi suhu ke otak.
GAMBAR 2: Sistem MiniTouch mengintegrasikan tiga elemen utama. (1) Sensor kulit termal aktif (ATS)… [+] (2) housing berisi pengontrol sistem dan baterai isi ulang, dan (3) layar termal.
Muheim dkk.
Untuk menguji kualitas sistem mereka, para peneliti melakukan beberapa tes, termasuk diskriminasi suhu, diskriminasi bahan, dan kontak fisik.
Diskriminasi suhu diuji dengan membuat amputasi menutup prostetik di atas botol yang berisi air dingin, suhu ruangan, atau air panas, dan kemudian meminta partisipan mengidentifikasi mana yang mana. Selama sepuluh percobaan acak, partisipan mencapai akurasi 100%. Sebaliknya, ketika MiniTouch dimatikan, akurasi turun menjadi 33%.
Diskriminasi bahan diuji dengan meminta partisipan mengidentifikasi bahan yang dipegang oleh tangan, apakah tembaga, kaca, atau plastik, hanya dengan menggunakan perbedaan suhu sebagai panduan. Meskipun skornya hanya 67%, ini sesuai dengan skor lengan yang utuh, menunjukkan kinerja yang serupa. Demikian pula, partisipan diminta untuk menyentuh empat lengan: dua nyata, satu prostetik, dan satu karet. Dengan menggunakan perbedaan suhu permukaan, partisipan mencapai 80%, yang berada di bawah 100% dari lengan yang utuh.
Apa yang saya anggap sebagai aspek terpenting dari MiniTouch adalah potensi integrasi signifikan yang dimilikinya. Sistem ini tidak dirancang sebagai prostetik, melainkan sebagai tambahan pada prostetik yang sudah ada. Hal ini juga akan membatasi biaya dan meningkatkan aksesibilitas bagi mereka yang sudah memiliki prostetik yang mereka pilih.
Lebih lanjut, ada aspek emosional dalam mendapatkan kembali sensasi sentuhan. Bagi beberapa orang, mengambil suhu tubuh anak, merasakan kulit mereka, dan mentransfer panas adalah pertukaran emosional. Para amputasi kehilangan lebih dari sekadar anggota tubuh. Mereka sering menghadapi stigma sosial dan kekurangan koneksi. MiniTouch adalah kesempatan untuk mendapatkan kembali sebagian dari yang hilang.
Tujuan utama dari regenerative medicine adalah memanfaatkan kemajuan zaman medis modern untuk mengembalikan kesehatan dan kesejahteraan dengan cara yang dahulu dianggap tidak mungkin. MiniTouch adalah contoh luar biasa, dan saya sangat menantikan perkembangannya lebih lanjut di masa mendatang.
Untuk membaca lebih lanjut dari seri ini, silakan kunjungi www.williamhaseltine.com