Cánh tay giả điều khiển bằng suy nghĩ tiên tiến nhất thế giới

Cuối thế kỷ 19, những mẫu chi giả phức tạp đầu tiên được người Mỹ phát triển dành cho thương binh sau nội chiến Hoa Kỳ. Trải qua hơn 1 thế kỷ với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, từ đôi cánh tay cơ khí cứng nhắc của Samuel Decker năm 1865, những kỹ sư và nhà khoa học tại Đại học Johns Hopkins đã có thể tạo ra một cánh tay giả hiện đại hơn bao giờ hết: một cánh tay robot giúp người đeo điều khiển nó bằng suy nghĩ.

Cánh tay robot điều khiển bằng suy nghĩ tiên tiến nhất hiện nay

Modular Prosthetic Limb (MPL), tạm dịch là những cánh tay giả tinh vi, có khả năng thực hiện được gần như tất cả các chuyển động của cánh tay con người. Chúng không thực sự mới, tuy nhiên, để nói về một hệ MPL hiện đại nhất bây giờ, nó đang được phát triển tại Đại học John Hopkins, Hoa Kỳ.

Những bác sĩ phẫu thuật ở đây đã dành nhiều năm nghiên cứu để phát triển một hệ MPL cực đơn giản cho bệnh nhân. Họ chỉ cần phẫu thuật một lần duy nhất và một thiết bị mở rộng đơn giản để lấy lại khả năng của cánh tay đã mất.

Quy trình này được gọi là “osseointegration”, tạm dịch là tích hợp xương. Người bị mất chi sẽ trải qua cuộc phẫu thuật để kết nối một bộ phận nhân tạo bằng titan với xương của họ. Đây chính là thành phần quan trọng nhất trong các bộ phận giả, chúng được gọi là “ổ cắm”. Cuộc phẫu thuật sẽ kết nối tỉ mỉ nó với tủy xương của bệnh nhân cho phép cơ thể thích ứng sau một vài tuần.

“Thành tựu của chúng tôi đã loại bỏ một trong những lỗ hổng lớn nhất trong sự phát triển của các chi giả với những ổ cắm này”, McLoughlin, kỹ sư trưởng trong dự án nghiên cứu cho biết.

Cánh tay của Samuel Decker năm 1865 có thể gọi là "ông tổ" chi giả robot hiện đại

Vấn đề của việc phát triển những “ổ cắm” là chúng phải được tích hợp một cách chính xác nhất có thể với chi của bệnh nhân. Nếu không họ có thể bị đau, xuất hiện những vết lở loét hoặc phồng rộp bởi bộ phận titan nhân tạo xuyên qua các mô mềm.

Khi quá trình phẫu thuật được đánh giá là thành công, người mất chi có thể kết nối “ổ cắm” với phần cánh tay robot mở rộng. Nó có thể tháo lắp tùy ý để mạng lại sự thoải mái cho bệnh nhân trong từng trường hợp.

Cơ chế chính của việc điều khiển cánh tay robot bằng ý nghĩ dựa trên những dây thần kinh vận động bị đứt. Thông qua phẫu thuật, chúng sẽ được điều chỉnh để kết nối lại với bộ phận giả, cho phép nó đáp ứng tín hiệu gửi đi từ não. Hệ thống này được phát triển tiên tiến đến mức người sử dụng có thể kiểm soát những hoạt động phức tạp từ cổ tay đến ngón tay.

Matheny và cánh tay giả tân tiến nhất hiện nay

Matheny, một người đàn ông không may mất đi cánh tay của mình năm 2008 vì bệnh ung thư, là người đầu tiên thử nghiệm cánh tay giả tiên tiến này. Ông đã thực hiện cuộc phẫu thuật cấy ghép bộ phận titan tại Bệnh viện Johns Hopkins. Trước đó, Matheny cũng đã thử nghiệm nhiều cánh tay giả khác nhau, nhưng lần này là một trải nghiệm cực kì mới với cánh tay tân tiến nhất thế giới.

“Mọi thứ đã trở lại tự nhiên. Không gì có thể gây khó khăn cho tôi lúc này. Trước đây, tôi không thể chạm tới đầu và vòng tay qua lưng. Bây giờ, đột nhiên mọi giới hạn đã biến mất”, Metheny nói sau lần đầu thử nghiệm điều khiển cánh tay mới.

Điều đáng nói, cánh tay robot này mới chỉ là dự án tiên phong trong một kế hoạch lớn được thực hiện bởi Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng Đại học Johns Hopkins. Tất cả đều nhận tài trợ từ Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ. Họ muốn phát triển những bộ phận cấy ghép giả tiên tiến phục vụ binh lính bị thương cũng như những người tàn tật dân sự.

Bên cạnh đó, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), cơ quan được mệnh danh là đôi cánh công nghệ của quân đội Hoa Kỳ, cũng đang tài trợ cho nhiều dự án tương tự. Họ phát triển chân tay giả và thậm chí là cấy ghép sọ não nhân tạo để khôi phục bộ nhớ, tổn thương não cho binh lính vùng chiến sự.

Trở lại với cánh tay được phát triển tại Đại học Johns Hopkins, Michael Mc Loughlin nói thách thức lớn tiếp theo của ông và nhóm nghiên cứu là đưa công nghệ này thực sự ra khỏi phòng thí nghiệm. “Trừ khi mọi thương binh và những người già tàn tật được tiếp cận với công nghệ này, chúng tôi vẫn chưa hoàn thành sứ mệnh của mình”, ông nói.

Tham khảo Iflscience, Jhuapl