ابداع محققان: پوست مصنوعی جدید که می‌تواند درد را در پروتزها شبیه‌سازی کند

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : یکشنبه, ۰۸ شهریور ۱۴۰۵ ۲۲:۰۵

دیجیاتو:یکی از محدودیت‌های پروتزهای مصنوعی، ناتوانی آن‌ها در القای حس درد به بیمار است؛ این مشکل می‌تواند آسیب‌های ایجادشده را پنهان کند یا باعث شود فرد بسیار دیر متوجه آن‌ها شود. اکنون محققان با ساخت نوعی پوست مصنوعی تلاش کرده‌اند این مشکل را برطرف کنند.

نسل جدید پروتزها؛ پوستی مصنوعی برای هشدار درباره فشار و آسیب

پروتزهای مصنوعی امروزه در اشکال مختلف توسط افرادی که به هر دلیلی یک یا چند عضو خود را از دست داده‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. با وجود تمام پیشرفت‌های صورت‌گرفته، همچنان محدودیت‌های متعددی برای استفاده از این پروتزها وجود دارد که یکی از بزرگ‌ترین آن‌ها، ناتوانی در انتقال حس فشار بیش از حد یا درد به بیمار است. در چنین شرایطی ممکن است پروتز فشار زیادی به ناحیه خاصی از پوست که با آن در تماس است وارد کند. این فشار در بلندمدت می‌تواند علاوه بر مشکلات پوستی و التهاب، آسیب‌های عضلانی یا اسکلتی نیز به‌دنبال داشته باشد.

محققان چینی برای رفع این مشکل، نوعی حسگر طراحی کرده‌اند که با تشخیص الگوهای خاص فشار، می‌تواند سیگنالی جایگزین برای حس درد ایجاد کند تا فرد را از وجود مشکل در یک ناحیه خاص مطلع سازد. مقاله این پژوهش که اخیراً در ژورنال Cyborg and Bionic Systems به چاپ رسیده است، ادعا می‌کند که تنها با قرار دادن یک لایه حسگر در محل تماس پروتز با پوست فرد، می‌توان از برخی آسیب‌های احتمالی جلوگیری کرد. در این مطالعه، داوطلبانی که دچار قطع دست یا پا بودند، شرکت داشتند و حسگر جدید توانست در هر دو گروه عملکرد مناسبی از خود نشان دهد.

عملکرد شماتیک پوست مصنوعی

بزرگ‌ترین مزیت ابداع جدید پژوهشگران چینی، انعطاف‌پذیری و تطبیق‌پذیری آن است. در واقع، با استفاده از این حسگر جدید نیازی به طراحی و ساخت پروتزهای جایگزین نیست و می‌توان تنها با قرار دادن لایه‌ای مشابه پوست مصنوعی در محل مورد نظر، پروتزهای قبلی را دوباره مورد استفاده قرار داد. این حسگرها از دو روش مختلف برای ارسال پیام به بیمار استفاده می‌کنند. در روش نخست، فشار باعث ایجاد پاسخ‌های لرزشی می‌شود و در صورت تداوم فشار، لرزش‌ها سریع‌تر و شدیدتر خواهند شد. مسیر دوم حالتی شبیه به حس درد را در فرد ایجاد می‌کند که از ترکیب مجموعه‌ای از سیگنال‌های نقاط مختلف به‌وجود می‌آید.

در ساخت پوست مصنوعی مورد اشاره، از مواد حساس به فشار در کنار ترانزیستورهای بسیار کوچک استفاده شده است که عملکردی مشابه پایانه‌های عصبی را تقلید می‌کنند. در صورتی که فشار زیاد منجر به جراحت این پوست شود، حساسیت آن افزایش پیدا می‌کند و در آستانه تحریک پایین‌تری، پیام هشدار را به فرد ارسال خواهد کرد. البته سرپرست پژوهش اخیر تأکید دارد که این پوست مصنوعی قادر به دریافت یا ایجاد حس درد واقعی نیست و تنها حالتی مشابه تحریک گیرنده‌های درد در پوست را شبیه‌سازی می‌کند.

حس درد مکانیسم پیچیده‌ای در بدن انسان است که علاوه‌بر گیرنده‌های مرتبط با درد در پوست، اعصاب، نخاع، مغز، هوشیاری و حتی احساسات نیز در آن دخیل هستند. پوست مصنوعی ابداع‌شده در پژوهش جدید تنها با تشخیص الگوهای فشار تلاش می‌کند لرزش‌ها و سیگنال‌های الکتریکی را جایگزین نبود حس درد کند تا فرد از آسیب‌های احتمالی مطلع شود یا از وقوع آن‌ها جلوگیری کند. برای مثال، وارد کردن فشار ۱۰ کیلوپاسکالی به‌مدت ۰.۲۱ ثانیه موجب تحریک پوست مصنوعی نمی‌شود؛ اما با افزایش مدت فشار به ۰.۴۹ ثانیه، سیگنال هشدار به فرد منتقل خواهد شد.