האירוע המכונן הזה עבר בשקט יחסי. לראשונה דווח על פריצת דרך טכנולוגית המאפשרת לקטועי ידיים לחוות תחושות מגע באמצעות התותבת.  במחקר משנת 2020 שפורסם בכתב העת היוקרתי NEJM דווח על שלושה חולים הנעזרים בטכנולוגיה של תותבות סנסוריות. זה אחד הממשקים המעניינים בעולם בין אדם למכונה. מדובר בפריצת דרך היסטורית, בתחום רפואי שכבר דוהר קדימה.
שרשרת הפריצות בתחום התותבות הוותיק החלה בשנת 2008. חוקרים תיארו  קופים שהצליחו לשלוט בזרוע ממוכנת באמצעות פעילותם המוחית. אלקטרודות שהושתלו במוחם, ונתנו פקודות לתותב. הקופים האכילו את עצמם בפירות עם הזרוע הביונית באמצעות הוראות של מוחם. זו  הפעם הראשונה שתועדו תותבות בשליטה מוחית, באמצעות ממשק מוח-מחשב.

ההתפתחויות התקדמו בזריזות. בשנת 2011 פרסום ראשון על התותבת המופעלת באמצעות מחשבה בבני אדם. בכתבה הבאה נתמקד בעתיד התותבות, בייחוד בזרועות ביוניות ש’מרגישות’.

חדש: זרוע נשלטת מוח ומחשבה, שמאפשר גם קלט!

החיסרון של העדר תחושה הינו מהותי עבור התפקוד. חישבו על פעולות כמו לתפוס אובייקט זעיר, או לסחוט לימון בלא תחושת מגע.

שלושת המטופלים השתמשו בתותבת מבוקרת מחשבה בחיי היומיום שלהם תקופות ארוכות, עד שבע שנים. בשנים האחרונות הוכנסה לתותבת פונקציה חדשה – לאפשר לאדם לקבל תחושות מגע. המחקר הובל על ידי מקס אורטיז קטלאן, פרופסור משבדיה, עם חוקרים מוינה ומהמכון הטכנולוגי במסצ’וסטס. “זהו עולם חדש בתחום הגפיים מלאכותיות, המבוסס על תותבות המחוברות לעצבים, לשרירים ולשלד של המשתמש. עם הזמן השתפרה היכולת של המטופלים להבחין בשינויים קטנים יותר בעוצמת התחושות”, אומר אורטיז קטלאן.
“המחקר הראה שיד תותבת, מחוברת לעצם ונשלטת על ידי אלקטרודות המושתלות בעצבים ובשרירים, יכולה לפעול בצורה מדויקת הרבה יותר מאשר תותבות קונבנציונליות. שיפרנו עוד יותר את השימוש בתותבת על ידי שילוב משוב חושי מישוש בו משתמשים החולים” אומר קטלאן.

 

על תותבות סנסוריות:

הרעיון החדש של תותבת סנסורית מרמז על עתיד התותבות. הוא מספק שילוב תכונות חדש:

  1. חיבור ישיר לעצבים, לשרירים ולשלד של האדם.
  2. פלט + קלט: שליטה בתותבת על ידי המוח וגם קבלת תחושות הנתפסות מהיד החסרה.
  3. עצמאות: כל האלקטרוניקה הדרושה כלולה בתותבת, כך שהמטופלים אינם צריכים לשאת ציוד או סוללות נוספות.
  4. בטיחות ויציבות לטווח הארוך: הטכנולוגיה שימשה ללא הפרעה את המטופלים במהלך פעילותם היומיומית, ללא פיקוח מצד החוקרים, והיא אינה מוגבלת לסביבות מוגבלות או מבוקרות.

החלק החדש ביותר בטכנולוגיה, תחושת המגע, אפשרי באמצעות גירוי העצבים שהיו מחוברים ליד הביולוגית לפני הקטיעה. חיישני כוח הממוקמים באגודל התותבת מודדים מגע ולחץ המופעלים על עצם בזמן האחיזה. מידע זה מועבר לעצבי החולים המובילים למוחם. כך יכולים המטופלים ל”הרגיש” כאשר הם נוגעים באובייקט, במאפייניו ובמידת הלחץ, דבר חיוני לחיקוי יד ביולוגית.
“נכון לעכשיו החיישנים אינם מכשול להחזרת התחושה”, אומר מקס אורטיז קטלאן. “האתגר הוא יצירת ממשקים עצביים שיכולים להעביר בצורה חלקה כמויות גדולות של מידע שנאסף באופן מלאכותי למערכת העצבים, באופן שהמשתמש יוכל לחוות תחושות באופן טבעי וללא מאמץ.”

מערכת השתלים לתותבת הזרוע נקראת e-OPRA ומבוססת על מערכת השתלות OPRA שנוצרה על ידי Integrum AB. מערכת השתלים מעגנת את התותבת לשלד בגדם של האיבר הכרות, באמצעות תהליך הנקרא אוסאו-אינטגרציה (אוסאו = עצם). אלקטרודות מושתלות בשרירים ובעצבים בתוך הגדם, ומערכת e-OPRA שולחת אותות לשני הכיוונים בין התותבת למוח, ממש כמו בזרוע ביולוגית.

התותבת נשלטת על-ידי המוח באמצעות השרירים – האותות העצבים שנשלחים דרך המוח לגדם הזרוע נלכדים על ידי האלקטרודות ומומרים להעברה לזרוע הביונית. האותות מתפרשים על ידי מערכת בקרה שפותחה על ידי החוקרים. מערכת הבקרה קטנה מספיק בכדי להשתלב בתותבת והיא מעבדת את האותות באמצעות אלגוריתמי בינה מלאכותית מתוחכמת ומתורגמים לתנועות היד התותבת.

כיצד חווים את התחושה המלאכותית?

אנשים שמאבדים איבר חווים לעתים קרובות תחושות פנטום, כאילו חלק הגוף החסר עדיין מרגיש. תחושות המגע נובעות מחיישני כוח באגודל התותב. האותות מהחיישנים מומרים על ידי מערכת חכמה בתוך התותבת לאותות חשמליים, והללו נשלחים לעצב בגדם הזרוע, שמוביל למוח. רמות הלחץ כנגד היד מיתרגמות לתחושה.

השתל העצבי-שרירי-שלד יכול להתחבר לכל תותבת זרוע זמינה מסחרית, ומאפשרת להם לפעול בצורה יעילה יותר. כאשר חיישני הכוח באגודל התותב מגיבים, המטופלים במחקר מרגישים שהתחושה באה מ”יד הפנטום” שלהם. איכות ומיקום התחושה המדויק משתנים בין המטופלים, תלוי אילו עצבים בגדם מקבלים את האותות. ניתן להשוות את רמת הלחץ הנמוכה ביותר למגע בעור עם קצה העיפרון. ככל שהלחץ עולה, התחושה הופכת חזקה יותר ויותר ‘חשמלית’. הפריצה נעשתה בחוש המישוש, ועדיים יש דרך לתחושות כמו חום וקור.

אודות המחקר

לא משנה עד כמה ממשק עצבי יהיה מתוחכם, הוא יכול לספק תועלת אמיתית לחולים רק אם הזרוע הביונית בטוחה ואמינה בטווח הארוך. החשיבות במחקר היא שתוצאות משקפות שנים רבות של מחקר”, מוסיף מקס אורטיז קטלאן. כרגע מרחיבים את הניסויים בשבדיה, ומעריכים כי תוך כמה שנים הטכנולוגיה תצא לעולם.

המחקר עסק בחולים עם קטיעות גפיים מעל המרפק, והטכנולוגיה הזו קרובה להפוך למוצר מוגמר. צוות המחקר עובד במקביל למערכת חדשה לקטיעה מתחת למרפק. במקרים אלה, במקום עצם אחת גדולה (עצם הזרוע), ישנן שתי עצמות קטנות יותר (רדיוס ואולנה) אליהן יש לעגן את השתל.

הקבוצה עובדת גם על התאמת המערכת לתותבות ברגליים, אתגר גדול ומובחן.

מחלת ה”קטועים”

כמיליון אנשים כל שנה מצטרפים למעגל קטועי האיברים, (קטיעה אחת בכל 30 שניות). אובדן איבר משמעו צורך להסתגל לעולם מחדש, לעיתים עולם לא מונגש כלל. קטיעה היא לא רק נכות, אלא גורם סיכון לפציעות נוספות. מומחים מעריכים כי קטועי גפיים נופלים בשיעור של פי 200 משיעורם של אנשים בריאים. באוכלוסיות מזדקנות קיימת שכיחות מוגברת של מחלות כלי דם וטראומות המובילות לקטיעות, ולכן עם הזדקנות האוכלוסיה צפוי גידול במספרי הקטועים בארה”ב לדוגמה צפויה הכפלה עד שנת 2050.

הבשורה הטובה היא התקדמות אדירה ומהירה בתחום התותבות. ג’יורגי לבאי, מנהלת המחקר בחברת Infinite Technologies, שיתף את ד”ר ברטלאן מסקו בתובנות שלו בנוגע להווה ולעתיד של תותבות: מתותבות הנשלטות על ידי המוח, דרך המופעלות על ידי בינה מלאכותית – A.I. ועד להשלמת אנשים בריאים בגפיים נוספות, העתיד נשמע פרוע…

פסיכולוגיה וסוציולוגיה – סייבורגים?

קפיצות טכנולוגיות הופכות למציאות רק כשהשינויים החברתיים מאפשרים זאת. חשוב לשים לב שברמה הסוציולוגית עידן הביו-האקינג כבר כאן, ואנשים מתחברים לסייבורגים יותר ויותר. סייבורגים הן אחת משלוש הדרכים בהן אנו “פורצים” את האנושיות שלנו.

שימו A.I מהעתיד על גפיים מלאכותיות, וקבלו מעבר מדיסאייבלד לסופראייבלד. סטיב אוסטין בגרסת המציאות. עוד מגמה חברתית מעניינת ששווה להתבונן אליה. לא נכים, אלא “על אדם”.

ולגבי השינויים הסוציולוגיים – ניצנים (מדאיגים) נראו כשמספר גדל והולך של אנשים פנו לרופאיהם בבקשה לכרות איבר ולהשתיל במקומו תותבת ביונית. לכן החידוש הזה הוא עוד צעד בדרך להפיכת המין האנושי לסייבורגים. בעוד הטכנולוגיה רחוקה שנות אור מהאיבר שאמא טבע יצרה, והקצב של ההתקדמות שלה מוגבל, קצב ההתקדמות של חלומות ודמיונות אנושיים אינו מוגבל כלל…

בהמשך המאמר – עתיד התותבות

למעדיפים ללמוד מצפיה – 15 דקות על פריצות הדרך בתחום

 

מבט לעתיד

לפני כ -3,000 שנה נוצרה כנראה התותבת הראשונה – ארכיאולוגים חשפו בוהן מעץ קבורה במומיות מצריות. החוקרים גילו כי התותבת שימשה כמכשיר מעשי שעזר בהליכה. לאורך אלפי השנים החומרים השתנו, אך המהות לא.

בעשורים האחרונים הופיעו תותבות רובוטיות. בעשור שחלף מאז לא רק עברנו לתותבות המופעלות באמצעות המחשבה, אלא שהתותבות הסנסוריות נראות כמדע בדיוני. מי חשב על תותבות שיפעלו בבקרת מוח, או יעבירו תחושה.

הבסיס לשילוב בינה מלאכותית בתותבות רובוטיות הוא שהאלגוריתם מפרש אותות עצביים משרירי המטופל בצורה המאפשרת לו לשלוט בתותבת בצורה מדויקת יותר, וכן ליצר למידה עצמית של התותבות. במציאות הזו עתידן של התותבות תלוי בכמה משתנים:

  1. קצב התפתחות הבינה מלאכותית (A.I): בינה מלאכותית כבר הפכה לאבן פינה של כל התותבות העליונות המונעות חיצונית, על ידי מנוע. החיבור של A.I לתהליך יכול להחזיר תפקודים מוטוריים עדינים לקטועים. עדיין קשה ליישם אותה על תותבות תחתונות. עיבוד כמות הנתונים העוברת בין המוח לגפיים שלנו ידרוש אלגוריתמים חכמים יותר.
  2. משך חיי הסוללה.
  3. התפתחות מדעית -טכנולוגית: שליטה באיבר היא מאוד מסובכת; וההבנה כיצד המוח מצליח לעשות זאת עדיין מוגבלת. לדוגמה כיצד בדיוק פועלים מנגנוני משוב במערכת העצבים. גם הייחודיות הומורכבות של מערכות נוירולוגיות מקשה מאוד על פיתוח ואימון האלגוריתמים, לדוגמה לאמן A. I. לחזות כוונה אנושית.
  4. תהליכים רגולטוריים
  5. חסמי מחיר

את הדברים הללו ורבים נוספים שמעתי בהרצאה שנתתי בפולין מגו’רגיו לוי – György Lévay, שבא גם הוא לתת הרצאה. ג’ורג’יו הוא קטוע בשתי ידיו, המנהל חיים תקינים ומלאים – ראו תמונתו למעלה, וגם מנהל המחקר ב –  Infinite Biomedical Technologies.

ללא כל ספק, יש הבטחה אדירה לקטועים. התנופה בתחומי הרובוטיקה, ההתקדמות בלמידת מכונה מבטיחות תנופה בעתיד התותבות. עם הזמן עלויות הרכיבים יירדו והטכנולוגיות הללו יהפכו אינטגרליות באיברים מלאכותיים. התותבות יהפכו לגפיים אינטליגנטיות. טווח הזמן הוא עשור. הוא תלוי בקצב ההתפתחות של הבינה המלאכותית, שדרוגים בחזיתות החומרה – ראו מטה בסרטון, ועוד.

התפתחויות כאלה לא רק יסייעו לקטועים, אלא יעשו מהפכה שתייתר את עובדי כפיים!

 

איתכם ובשבילכם

ד”ר מיכל חמו לוטם

נובמבר 2020

 

דוגמה להתקדמות בחומרה

דוגמה לזרוע רובוטית עם תחושה

אודות

ברוכים הבאים לביונד מדיסין, מגזין רפואת העתיד. כאן תוכלו לקרוא על רפואה מותאמת אישית, על בריאות דיגיטלית, על טכנולוגיות משבשות ועל חיי נצח, או לפחות עולם של 100 שנות חיים.

ד”ר מיכל חמו לוטם היא מנכ”לית מייסדת של אושיה, נשים מובילות בריאות. היא רופאת ילדים, מומחית בחדשנות ועתידנות רפואית; ובניהול ומנהיגות בעולם ממהר, ספרה, מנהיגות 3.0 בהוצאת מטר הפך רב מכר.

ד”ר חמו לוטם כיהנה כסגנית נשיא לחדשנות בשיבא, כמנכ”לית מייסדת של המכון למנהיגות וממשל בג’וינט, וכמנכ”לית מייסדת של ארגון בטרם לבטיחות ילדים, ושותפה להקמת ארגונים רבים נוספים.

ההמלצות אינן מהוות תחליף לייעוץ מקצועי ורפואי מותאם אישית. לתקנון האתר.

ניתן להזמין הרצאה – כאן.

0 תגובות

השאירו תגובה

רוצה להצטרף לדיון?
תרגישו חופשי לתרום!

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *