Magnet Meningkatkan Kontrol Kaki Palsu

Bagi orang-orang dengan kaki palsu, salah satu tantangan terbesar adalah mengendalikan prostesis sehingga bergerak dengan cara yang sama seperti anggota badan alami. Sebagian besar tungkai prostetik dikontrol menggunakan elektromiografi — cara merekam aktivitas listrik dari otot — tetapi pendekatan ini hanya memberikan kontrol terbatas pada protesa.

Para peneliti mengembangkan pendekatan alternatif yang dapat menawarkan kontrol kaki palsu yang jauh lebih tepat. Setelah memasukkan manik-manik magnetik kecil ke dalam jaringan otot di dalam residu yang diamputasi, mereka dapat dengan tepat mengukur panjang otot saat berkontraksi dan umpan balik ini dapat diteruskan ke prostesis bionik dalam milidetik. Strategi yang disebut magnetomicrometry (MM), dapat memberikan pengukuran otot yang cepat dan akurat.

Dengan perangkat prostetik yang ada, pengukuran listrik otot seseorang diperoleh dengan menggunakan elektroda yang dapat ditempelkan ke permukaan kulit atau ditanamkan melalui pembedahan di otot. Prosedur terakhir sangat invasif dan mahal tetapi memberikan pengukuran yang agak lebih akurat. Dalam kedua kasus tersebut, elektromiografi (EMG) hanya menawarkan informasi tentang aktivitas listrik otot, bukan panjang atau kecepatannya.

Strategi baru ini didasarkan pada gagasan bahwa jika sensor dapat mengukur apa yang dilakukan otot, pengukuran tersebut akan menawarkan kontrol prostesis yang lebih tepat. Untuk mencapai itu, para peneliti memasukkan pasangan magnet ke dalam otot. Dengan mengukur bagaimana magnet bergerak relatif satu sama lain, mereka dapat menghitung seberapa banyak otot berkontraksi dan kecepatan kontraksi.

Untuk mengontrol tungkai palsu, pengukuran ini dapat dimasukkan ke dalam model komputer yang memprediksi di mana tungkai hantu pasien berada di luar angkasa, berdasarkan kontraksi otot yang tersisa. Strategi ini akan mengarahkan alat prostetik untuk bergerak sesuai keinginan pasien, sesuai dengan gambaran mental yang mereka miliki tentang posisi anggota tubuh mereka. Melalui pemodelan matematis dari seluruh anggota tubuh, para peneliti dapat menghitung posisi target dan kecepatan sendi prostetik yang akan dikontrol dan kemudian pengontrol robot sederhana dapat mengontrol sendi tersebut.

Para peneliti membayangkan bahwa sensor yang digunakan untuk mengontrol kaki palsu dapat ditempatkan pada pakaian, ditempelkan pada permukaan kulit, atau ditempelkan pada bagian luar prostesis.

MM juga dapat digunakan untuk meningkatkan kontrol otot yang dicapai dengan teknik yang disebut stimulasi listrik fungsional, yang sekarang digunakan untuk membantu memulihkan mobilitas pada orang dengan cedera tulang belakang. Penggunaan lain yang mungkin untuk kontrol magnetik semacam ini adalah untuk memandu eksoskeleton robot, yang dapat dipasang pada pergelangan kaki atau sendi lain untuk membantu orang yang menderita stroke atau mengembangkan jenis kelemahan otot lainnya.

Pada dasarnya, magnet dan exoskeleton bertindak sebagai otot buatan yang akan memperkuat output otot biologis pada anggota tubuh yang terkena stroke. Keuntungan lain dari pendekatan MM adalah minimal invasif. Setelah dimasukkan ke dalam otot, manik-manik bisa tetap di tempatnya seumur hidup tanpa perlu diganti.