Các nhà khoa học có nhiều thành tựu trong nghiên cứu ứng dụng các loại thiết bị có khả năng tự hành như khung xương di động (exoskeleton) để giúp người bệnh có thể di chuyển, nhưng thường là tự động thực hiện các chuyển động theo chu kỳ được lập trình sẵn. Để giúp bệnh nhân có thể điều khiển các bộ phận khung xương bằng ý thức, các nhà khoa học nghĩ đến việc gắn cảm biến vào chân người bệnh. Từ đó, phát hiện các tín hiệu điện sinh học được gửi từ não của người bệnh đến các cơ để thúc đẩy di chuyển. Đó là cơ sở để nhóm tác giả (Aaron Fleming, Stephanie Huang, Elizabeth Buxton, Frank Hodges và Helen Huang) ở Đại học Bang Bắc Carolina (Mỹ) triển khai đề tài nghiên cứu “điều khiển điện cơ liên tục trực tiếp của một mắt cá chân giả để cải thiện khả năng kiểm soát tư thế sau khi huấn luyện thể chất theo hướng dẫn”.
Nghiên cứu giúp bệnh nhân điều khiển chân giả bằng ý thức
“Khả năng tự động vận hành của khung xương di động thực sự rất phù hợp với tình huống đi bộ. Nhưng với những tình huống như chơi quần vợt hoặc khiêu vũ, tốt hơn hết là có sự vận hành nhờ kiểm soát ý thức”, nhà khoa học Helen Huang nêu quan điểm về kiểm soát ý thức - cách hỗ trợ bệnh nhân thực hiện các hoạt động phức tạp hơn.
Theo Helen Huang, trong quá trình phẫu thuật, cấu trúc ban đầu của cơ bắp bị thay đổi. Người bệnh có thể kích hoạt các cơ còn lại này, nhưng cách co duỗi sẽ khác người bình thường, vì vậy họ cần được đào tạo về cách sử dụng các cơ này.
Trong nghiên cứu kể trên, tình nguyện viên 57 tuổi là người cụt chân trái ở khoảng giữa đầu gối và mắt cá chân, sử dụng chân giả điều khiển bằng ý thức. Chân giả nhận tín hiệu điện sinh học từ hai cơ bắp chân để điều khiển chuyển động của mắt cá chân. Quá trình tập luyện kéo dài trong 5 buổi, mỗi buổi 2 giờ, trong suốt 2,5 tuần. Bác sĩ vật lý trị liệu đồng hành cùng tình nguyện viên để tư vấn và hướng dẫn các thao tác chuyển động của khớp, chuyển động toàn thân và phối hợp toàn bộ cơ thể.
Khung xương chân giả chuyển động linh hoạt
Kết quả, tình nguyện viên có thể thực hiện nhiều động tác mà ông ta thấy rất khó trước đây, chẳng hạn như chuyển từ ngồi sang đứng mà không cần bất kỳ sự trợ giúp nào từ bên ngoài, hoặc ngồi xổm để nhặt một thứ gì đó trên mặt đất mà không phải bù lại chuyển động của các bộ phận cơ thể khác. Mặt khác, có sự cải thiện đáng kể về độ ổn định của tình nguyện viên dù đang đứng hay đang di chuyển. Bởi lẽ, những người sử dụng chân giả thường kém ổn định hơn khi đứng.
Nhóm tác giả hiện đang mở rộng sang các tình nguyện viên khác với những nhiệm vụ mới, chẳng hạn như tránh chướng ngại vật. Họ muốn kiểm tra hệ thống thần kinh của những tình nguyện viên này có thể làm gì trong quá trình đào tạo vật lý trị liệu như trên, và liệu rằng các đường dẫn thần kinh của tình nguyện viên có được khôi phục trở lại như ban đầu hay không.
Hoàng Kim (CESTI) - Theo IEEE Spectrum