Tip:
Highlight text to annotate it
X
מתרגם: Nitai Gat מבקר: Ido Dekkers
היום אני רוצה לדבר איתכם
על ביוניקה,
שהיא המונח המקובל
למדע שעוסק בהחלפת חלק מאורגניזם חי
בהתקן מכטרוני, רובוט.
זה במהותו
החיים פוגשים את המכונה.
ובמיוחד, אני רוצה לדבר איתכם
על האופן בו ביוניקה מתפתחת
עבור אנשים קטועי ידיים.
זוהי המוטיבציה שלנו.
קטיעת יד הינה נכות גדולה.
הליקוי התיפקודי ברור לעין.
הידיים שלנו הן מכשירים מדהימים.
וכשמאבדים אחת, שלא לדבר על שתיים,
הרבה יותר קשה לעשות דברים
שאנו צריכים לעשות מבחינה פיזית.
ישנה גם השפעה נפשית גדולה.
ולמעשה, אני מקדיש אותה כמות זמן במרפאה
לטיפול בהסתגלות הנפשית של המטופלים
כמו לטיפול בנכות הפיזית.
ולבסוף, ישנה השפעה חברתית עמוקה.
אנו מדברים עם הידיים.
אנו מברכים לשלום עם הידיים.
ואנו יוצרים קשרים עם העולם הפיזי בעזרת הידיים.
וכאשר הן חסרות,
זה מכשול.
קטיעת יד נגרמת לרוב כתוצאה מטראומה גופנית,
עקב דברים כגון תאונות עבודה,
תאונות דרכים
או בצורה חזקה ביותר, במלחמה
ישנם גם ילדים שנולדים ללא ידיים,
דבר שנקרא פגם גפיים מולד.
לצערי, אנו לא מצטיינים
בפרוסטטיקה של הגפיים העליונות.
ישנם שני סוגים באופן כללי
הם נקראים תותבות מונעות-גוף,
אשר הומצאו לאחר מלחמת האזרחים (האמריקנית),
ושופצו במהלך מלחה"ע הראשונה והשנייה.
כאן אתם יכולים לראות פטנט
ליד בשנת 1912.
היא לא שונה כל כך
מאשר זו שאתם רואים על המטופל שלי.
הן עובדות על ידי רתימת הכוח של הכתף.
כך כשמושכים בכתפיים, הן מושכות כבל הילוכים.
וכבל ההילוכים הזה יכול לפתוח או לסגור יד או וו.
או לכופף מרפק.
ואנו עדיין משתמשים בהם בדרך כלל
כיוון שהן מאוד חסונות
וקלות יחסית לתפעול.
הדבר החדיש ביותר
הוא מה שנקרא תותבות מיו-חשמליות.
מדובר בהתקנים ממונעים
הנשלטים
על ידי אותות חשמליים מהשרירים.
בכל פעם שאתה מכווץ שריר,
הוא משחרר מעט חשמל
שאפשר לקלוט בעזרת אנטנה או אלקטרודות
ולהשתמש בזה כדי לתפעל את התותבת הממונעת.
זה עובד לא רע
עבור אנשים שעכשיו איבדו את ידם
כיוון ששרירי הידיים עדיין שם.
אתה מכווץ את היד והשרירים הללו מתכווצים.
אתה פותח אותה והשרירים ההם מתכווצים.
זה אינטואטיבי, וזה עובד לא רע.
אבל מה לגבי רמות קשות יותר של קטיעה?
כאשר איבדת את הזרוע מעל המרפק.
ולא רק שהשרירים הללו חסרים לך,
אלא גם היד והמרפק.
מה אתה עושה?
המטופלים שלנו צריכים להשתמש
במערכות מאוד מסורבלות
בהן משתמשים רק בשרירי הזרוע
כדי לתפעל גפיים רובוטיות.
יש לנו גפיים רובוטיות.
ישנן כמה הנמצאות בשוק, והנה חלקן כאן
הן מכילות רק יד שיכולה להיפתח ולהיסגר,
רוטור של פרק כף היד ומרפק.
אין פונקציות אחרות.
אם היו, כיצד היינו אומרים להן מה לעשות?
בנינו זרוע משלנו במכון השיקום בשיקגו
שם הוספנו מעט גמישות לפרק כף היד ומפרקי כתפיים
והגענו לשישה מנועים, או שש דרגות של חופש תנועה
ונקרתה לנו ההזדמנות לעבוד עם זרועות מתקדמות למדי
שמומנו על ידי צבא ארה"ב, ולהשתמש באבי-הטיפוס הללו,
אשר הגיעו לידי 10 דרגות של חופש תנועה
כולל ידיים שניתן להזיזן.
אבל בסופו של יום,
כיצד נגיד לזרועות הרובוטיות הללו מה לעשות?
איך נשלוט בהן?
אנו זקוקים לממשק עצבי,
לדרך להתחבר למערכת העצבים שלנו
או לתהליך החשיבה שלנו
כך שזה יהיה אינטואיטיבי, טבעי,
כמו בשבילי ובשבילכם.
הגוף עובד ע"י יצירת פקודה מוטורית במוח,
שעוברת במורד חוט השדרה,
דרך העצבים אל קצוות הגוף.
ותחושה היא ההפך הגמור.
אתם נוגעים בעצמכם ונוצר גירוי
שעולה במעלה אותם עצבים בדיוק חזרה למוח.
כאשר מאבדים זרוע, מערכת העצבים הזו ממשיכה לעבוד.
העצבים הללו יכולים לשלוח אותות.
ואם אני נוגע בקצה של העצב
אצל ותיק מלחה"ע השנייה
הוא עדיין ירגיש את ידו החסרה.
אז ישנם כאלו שיאמרו,
צריך לגשת אל המוח
ולהכניס משהו למוח שיקלוט אותות,
או בקצה של העצב ההיקפי ויקלוט אותם שם.
ואלו תחומי מחקר מרתקים מאוד,
אבל זה מאוד קשה.
צריך להכניס
מאות כבלים מיקרוסקופיים
שיקלטו (אותות) מנוירונים בודדים מזעריים -- סיבים רגילים
ששולחים אותות מזעריים
במיקרו-וולטים.
וזה פשוט קשה מדי
לשימוש עכשיו ועבור המטופלים שלי כיום.
אז פיתחנו גישה שונה.
אנו משתמשים במגבר ביולוגי
כדי להגביר את האותות העצביים -- שרירים.
שרירים מגבירים את האותות העצביים
בערך פי אלף,
כך שנוכל לקלוט אותם מעל העור,
כפי שראיתם קודם לכן.
הגישה שלנו נקראת "עצבוב מוכוון".
דמיינו לעצמכם - עם מישהו שאיבד את כל הזרוע,
יש לנו עדיין ארבעה עצבים עיקריים
שיורדים במורד הזרוע.
ואנו מזיזים את העצב משריר החזה
ומאפשרים לעצבים הללו לצמוח אליו.
אם תחשבו על "לסגור את היד", חלק קטן מהחזה שלכם יתכווץ.
אם תחשבו על "לכופף את המרפק,"
חלק אחר יתכווץ.
וביכולתנו להשתמש באלקטרודות או באנטנות
כדי לקלוט את זה ולהורות לזרוע לזוז.
זה הרעיון.
זהו האדם הראשון עליו ניסינו את זה.
שמו ג'סי סאליבן.
אדם קדוש פשוט --
איש חברת החשמל בן 54 שנגע בכבל הלא-נכון
וזרועותיו נכוו כל כך קשה
עד שנאלצו לקטוע אותם עד הכתף.
ג'סי הגיע אלינו למכון השיקום בשיקגו
כדי לקבל את ההתקנים החדישים הללו, והנה אתם רואים
שאני ממשיך להשתמש בטכנולוגיה הישנה ההיא
עם כבל הילוכים בצידו הימני.
והוא בוחר אילו מפרקים ברצונו להזיז עם מתגי הסנטר האלו.
בצד שמאל יש לו תותבת ממונעת מודרנית
עם שלושת המפרקים הללו,
והוא מתפעל כריות קטנות על הכתף שלו
בהן הוא נוגע כדי להזיז את הזרוע.
וג'סי הוא מנופאי טוב,
והוא היה בסדר לפי הסטנדרטים שלנו.
הוא נזקק גם לניתוח רוויזיה בחזה.
וזה נתן לנו את האפשרות
לבצע עצבוב מוכוון.
עמיתי, ד"ר גרג דומניאן, ביצע את הניתוח.
ראשית, הזזנו את העצב של השריר עצמו,
ואז לקחנו את עצבי הזרוע
והסטנו אותם למטה אל החזה שלו
ותפרנו אותו.
לאחר שלושה חודשים בערך,
העצבים צמחו מעט והצלחנו לבצע תנועה קלה.
ולאחר שישה חודשים, העצבים צמחו היטב,
ואפשר היה לראות התכווצויות רציניות.
וכך זה נראה.
זה מה שקורה כאשר ג'סי חושב
על לפתוח ולסגור את היד,
או לכופף וליישר את המרפק.
אתם יכולים לראות את תנועות החזה שלו,
והסימנים הקטנים הללו
מראים היכן אנו שמים את האנטנות או האלקטרודות שלנו.
ואני מעמיד אתגר בפני כל מי שבחדר הזה
להזיז את החזה שלו כך.
המוח שלו חושב על הזרוע.
הוא לא למד כיצד לעשות זאת עם החזה.
אין תהליך למידה.
זו הסיבה שזה אינטואיטיבי.
הנה ג'סי במבחן הראשון שלנו איתו.
בצד שמאל רואים את התותבת המקורית שלו,
והוא משתמש במתגים הללו
כדי להזיז בלוקים קטנים מקופסא אחת לשנייה.
הזרוע הזו אצלו בערך 20 חודשים כך שהוא מיומן למדי.
בצד ימין,
חודשיים לאחר שציידנו אותו בתותבת עצבוב מוכוון --
שדרך אגב, מדובר באותה זרוע פיזית,
שמתוכנתת בצורה אחרת --
ניתן לראות שהוא מהיר בהרבה
וחלק יותר כשהוא מעביר את הבלוקים הקטנים הללו.
ויכולנו להפעיל רק שלושה מהאותות בזמנו.
אחר כך נכונה לנו אחת מההפתעות הקטנות שיש במדע.
כולנו היינו בעלי מוטיבציה לגרום לפקודות מוטוריות
להפעיל זרועות רובוטיות.
ולאחר מספר חודשים,
אם נגעת בחזה של ג'סי
הוא הרגיש את ידו החסרה.
תחושת היד שלו נוצרה מחדש בתוך החזה שלו.
ככל הנראה כיוון שהסרנו גם שומן רב,
כך שהעור נמצא ממש על השריר
וביצענו עצבוב לעור שלו.
אם נוגעים בג'סי כאן, הוא מרגיש את האגודל;
אם נוגעים בו כאן, הוא מרגיש את הזרת.
הוא מרגיש מגע קל
עד כדי גרם אחד של כוח.
הוא מרגיש חום, קור, חדות, קהות,
הכל בידו החסרה,
או גם ביד וגם בחזה,
אבל הוא יכול להתייחס לכל אחד מהם.
זה מאוד מרגש עבורנו,
כיוון שעכשיו יש לנו שער,
שער, או דרך אפשרית להחזיר תחושה,
כך שהוא ירגיש במה הוא נוגע
בידו התותבת.
תארו לעצמכם חיישנים ביד
העולים למעלה ולוחצים על עור היד החדש.
זה היה מאוד מרגש.
המשכנו גם
עם אלו שהיוו מלכתחילה את האוכלוסייה העיקרית שלנו
של אנשים קטועי ידיים מעל המרפק.
איתם ביצענו עצבוב, הזזנו את העצב,
רק מחלקים קטנים של שריר
והשארנו אחרים
שנותנים לנו את אותות הלמעלה-למטה
ושניים נוספים של האותות "פתח וסגור יד".
זהו כריס, אחד המטופלים הראשונים שלנו.
כאן הוא עם ההתקן המקורי שלו.
בצד שמאל, לאחר שמונה חודשים של שימוש,
ובצד ימין זה לאחר חודשיים.
הוא מהיר יותר פי ארבע או חמש
במבחן הביצוע הפשוט הזה.
בסדר גמור.
אחד הדברים הטובים ביותר בעבודה שלי
הוא לעבוד עם מטופלים מצויינים
שגם משתפים פעולה איתנו במחקר.
והיום אנו ברי-מזל
כיוון שאמנדה קיטס תצטרף אלינו.
אמנדה קיטס, בבקשה.
(מחיאות כפיים)
אמנדה, תוכלי לספר איך איבדת את זרועך?
אמנדה: בטח. ב- 2006 עברתי תאונת דרכים.
נהגתי הביתה חזרה מהעבודה,
כשמשאית הגיעה מהכיוון הנגדי,
נכנסה לנתיב שלי,
עברה על המכונית שלי והציר שלה קרע לי את היד.
טוד: אוקיי, ולאחר הקטיעה שלך, החלמת.
וקיבלת זרוע קונבנציונלית כזו.
תוכלי לספר כיצד היא עבדה?
אמנדה: ובכן, זה היה קצת קשה,
כיוון שרק שרירי הדו-ראשי והתלת-ראשי היו לעזרי
אז לדברים הפשוטים כמו להרים משהו
הייתי צריכה לכופף את המרפק,
ואז לכווץ את שניהם ביחד,
כדי להחליף מצבים.
כשעשיתי זאת,
הייתי צריכה להשתמש בדו-ראשי
כדי לסגור את היד,
ולהשתמש בתלת-ראשי כדי לפתוח אותה,
ולכווץ את שניהם שוב
כדי להזיז שוב את המרפק.
טוד: אז זה היה מעט איטי?
אמנדה: מעט איטי, וקשה לתפעול.
צריך להתרכז המון.
טוד: אוקיי, ולאחר תשעה חודשים בערך
עברת את הניתוח לעצבוב מוכוון,
ולקח עוד שישה חודשים להשלים את כל העצבוב.
ואז ציידנו אותה בתותבת.
ואיך זה עובד עבורך?
אמנדה: זה עובד טוב.
יכולתי להשתמש במרפק
וביד בו זמנית.
יכולתי לתפעל אותם ע"י מחשבה בלבד.
כך שלא הייתי צריכה לבצע שום כיווץ או משהו.
טוד: יותר מהר?
אמנדה: יותר מהר והרבה יותר קל, יותר טבעי.
טוד: אוקיי, זו הייתה מטרתי.
במשך 20 שנה, מטרתי הייתה לאפשר
שימוש במרפק וביד באופן אינטואטיבי
ובו זמנית.
וכעת יותר מ- 50 מטופלים ברחבי העולם עברו את הניתוח הזה,
כולל יותר מ- 12 לוחמים פגועים
במסגרת שירותי הבטחון של ארה"ב.
אחוז ההצלחה של העברת העצבים גבוה מאוד.
בערך 96 אחוזים.
כיוון שאנו מחברים עצב גדול ושמן לחתיכה קטנה של שריר.
דבר שמספק שליטה אינטואטיבית.
מבחני התפקוד שלנו, המבחנים הקטנים הללו,
מראים שזה מהיר יותר וקל יותר.
והדבר החשוב ביותר
הוא שהמטופלים שלנו העריכו את זה.
אז כל זה היה מאוד מרגש.
אבל אנו רוצים להשתפר.
יש מידע רב באותות העצביים הללו,
ורצינו להשיג יותר.
אפשר להזיז כל אצבע. להזיז את האגודל ואת פרק כף היד.
האם אפשר להוציא מזה יותר?
אז ערכנו מספר ניסויים
בהם חיברנו את המטופלים המסכנים להמון אלקטרודות
וביקשנו שינסו לבצע 24 משימות שונות --
החל מלהזיז אצבע, דרך להזיז את כל הזרוע
ועד לשלוח יד אל משהו --
ותיעדנו את המידע הזה.
ואז השתמשנו בכמה אלגוריתמים
שדומים למדי לאלגוריתמים של זיהוי קול,
ונקראים זיהוי תבניות.
אתם רואים?
(צחוק)
כאן אתם יכולים לראות, על החזה של ג'סי,
כאשר הוא ניסה לבצע רק שלושה דברים שונים,
אפשר לראות שלוש תבניות שונות.
אבל אני לא יכול להכניס אלקטרודה
ולהגיד לה, "לכי לשם".
אז שיתפנו פעולה עם עמיתינו באונ' ניו ברנזוויק,
והגענו לאלגוריתם השליטה הזה,
שאמנדה תדגים עכשיו.
אמנדה: יש לי את המרפק, שזז למעלה ולמטה.
יש את פרק כף היד שמסתובב
ועושה -- והוא יכול לעשות את כל הסיבוב.
ויש לפרק כף היד גמישות ומתיחה.
ואני יכולה גם לסגור ולפתוח את היד.
טוד: תודה לך, אמנדה.
זוהי זרוע מחקר,
אבל היא עשויה מרכיבים מסחריים מכאן ולמטה
וכמה שהשאלתי מרחבי העולם.
היא שוקלת קצת יותר מ- 3 ק"ג,
שזה בערך מה שהזרוע שלי שוקלת
אם אני אאבד אותה בדיוק כאן.
כמובן שהיא כבדה עבור אמנדה.
ולמעשה, היא מרגישה כבדה יותר,
כיוון שהיא לא מחוברת באותה צורה.
היא סוחבת את כל המשקל באמצעות רתמות.
אז החלק המרגש אינו המכטרוניקה,
אלא השליטה.
פיתחנו מיקרו-מחשב קטן
שמהבהב במקום כלשהו מאחורי גבה
והוא מתפעל את זה
בדיוק באופן שהיא מאפסת אותו.
להשתמש באותות השריר הבודדים שלה.
אמנדה, כשרק התחלת להשתמש בזרוע הזו,
כמה זמן לקח להשתמש בה?
אמנדה: זה לקח שלוש-ארבע שעות בערך
לאפס אותה.
נאלצתי לחבר אותה למחשב,
אז לא יכולתי לאפס אותה בכל מקום.
אז אם היא הפסיקה לעבוד, נאלצתי להסירה.
כעת, אפשר לאפס אותה
רק באמצעות החתיכה הקטנה הזו על הגב.
אני יכולה ללבוש אותה וללכת.
אם היא מפסיקה לעבוד משום מה, אני יכולה לאפס אותה מחדש
זה לוקח בערך דקה.
טוד: אז אנו מאוד מתרגשים,
כיוון שכעת הגענו להתקן רפואי שימושי.
וזו המטרה שלנו --
שיהיה משהו רפואי מעשי ללבוש.
אפשרנו גם לאמנדה להשתמש
בכמה זרועות מתקדמות יותר שהראיתי לכם קודם.
הנה אמנדה משתמשת בזרוע שיוצרה ע"י תאגיד המחקר DEKA.
ואני חושב שדין קיימן הציג אותה ב- TED לפני מספר שנים.
אפשר לראות שלאמנדה
ישנה שליטה טובה מאוד.
את הכל עושה זיהוי התבניות.
וכעת ישנה יד שיכולה לבצע אחיזות שונות.
מה שאנו עושים הוא שהמטופל פותח את היד לגמרי
וחושב, "איזו תבנית אחיזה אני רוצה לבצע?"
זה נכנס למצב הזה,
ואז אפשר לבצע חמש-שש אחיזות שונות עם היד הזו.
אמנדה, כמה יכולת לבצע עם הזרוע הזו של DEKA?
אמנדה: יכולתי לבצע ארבע.
אחיזהבסיסית, אחיזת מלחציים,
אחיזת כוח
וצביטה קלה
אבל המועדפת עלי היא פשוט כשהיד פתוחה,
כיוון שאני עובדת עם ילדים,
וכל הזמן מוחאים כפיים ושרים,
אז יכולתי לעשות זאת שוב, וזה היה ממש טוב.
טוד: היד הזו פחות טובה למחיאות כפיים.
אמנדה: אני לא יכולה למחוא כף עם זו.
טוד: בסדר גמור. אז זה מרגש
עד היכן אפשר להגיע עם מכטרוניקה טובה יותר,
אם נעשה אותן טובות מספיק
כדי להוציאן לשוק ולשימוש ניסיוני.
אני רוצה שתביטו היטב.
(סרטון) קלודיה: אוווו!
טוד: זוהי קלודיה,
וזו הייתה הפעם הראשונה
שהיא הרגישה תחושה דרך התותבת שלה.
יש לה חיישן קטן בקצה התותבת
שהיא מעבירה על משטחים שונים,
והיא יכולה להרגיש מרקמים שונים
של נייר-חול, גרגרים שונים, כבל סרט,
כשהם נלחצים על גבי עור היד שעוצבב.
היא אמרה שכשהיא העבירה אותה לאורך השולחן,
זה הרגיש כאילו שהאצבע שלה התנועעה.
אז זהו ניסוי מעבדה מרגש
כיצד להחזיר תחושה של עור, באופן פוטנציאלי.
אבל הנה סרטון נוסף שמראה כמה מהקשיים שלנו.
זהו ג'סי, והוא מוחץ צעצוע העשוי מקצף.
וככל שהוא מוחץ -- אתם רואים דבר שחור קטן באמצע
שלוחץ על העור שלו באופן יחסי לחוזק המחיצה.
אבל תראו את כל האלקטרודות מסביב.
יש לי בעיית נדל"ן.
צריך לשים כמות של הדברים האלה שם,
אבל המנוע הקטן שלנו עושה כל מיני קולות
ממש ליד האלקטרודות שלי.
אז יש לנו אתגר גדול בנוגע למה שאנו עושים שם.
העתיד ורוד.
אנו נרגשים מהמצב שלנו כיום וממה שאנו רוצים לעשות.
למשל,
אחד מהם הוא להיפטר מבעיית הנדל"ן שלי
ולהשיג אותות טובים יותר.
אנו רוצים לפתח כמוסות קטנטנות
בערך בגדול של חתיכת אורז
אותן נוכל להכניס אל השרירים
ולשדר החוצה את אותות האלקטרומיוגרפיה,
כך שלא נדאג לגבי המגע של האלקטרודות.
ויהיה לנו שטח פתוח
כדי לנסות ולהשיג יותר תחושה חוזרת.
אנו רוצים לבנות זרוע טובה יותר.
הזרוע הזו -- הן תמיד מיועדות עבור הגבר הממוצע --
כלומר הן גדולות מדי עבור חמש-שמיניות מהעולם.
ואז במקום זרוע חזקה במיוחד או מהירה במיוחד,
אנו יוצרים זרוע שהיא --
אנו מתחילים עם,
האישה הקטנה הממוצעת --
לה תהיה יד שיכולה לעטוף,
נפתחת עד הסוף,
בעלת שתי רמות של חופש בפרק כף היד ומרפק.
כך שהיא תהיה הזרוע הקטנה, הקלה
והחכמה ביותר שנבנתה אי-פעם.
ברגע שנוכל לעשות אותה כזו קטנה,
קל בהרבה להגדיל אותן.
אז אלו רק כמה מן המטרות שלנו.
אנו מאוד מודים על שהייתם כאן היום.
אני רוצה לספר לכם מעט על הצד האפל,
הנושא של אתמול.
אמנדה הגיעה עם ג'ט לג,
היא משתמשת בזרוע,
והכל משתבש.
הייתה בעיה במחשב,
כבל קרוע,
שנאי שנדלק.
הוצאנו החוצה מעגל חשמלי שלם במלון
וכמעט והפעלנו את גלאי העשן.
ולא יכולתי להתמודד עם הבעיות האלו לבד,
אלא שיש לי צוות מחקר מבריק.
ועליי לומר תודה לד"ר אנני סימון שהייתה איתנו
ועבדה מאוד קשה אתמול כדי לסדר את זה.
זה המדע.
ולמרבה המזל, זה עבד היום.
אז תודה רבה לכם.
(מחיאות כפיים)