Melampaui Keterbatasan: Kaki Palsu Otomatis

Penggunaan kaki palsu atau prostetik merupakan hal yang umum digunakan, terutama pada kasus amputasi kaki ataupun kecelakaan yang mengharuskan pasien untuk mengamputasi kakinya. Penerapan klinis teknologi robotik untuk kaki palsu masih terbatas. Walaupun memiliki berbagai kelebihan dan dapat membentu pasien dalam berjalan, masalah utama dari kaki palsu tradisional adalah pada bagian persendian yang masih sulit, kaku, bahkan tidak bisa digerakkan.

Akhir-akhir ini ditemukan bahwa penggunaan sinyal elektromiografi (EMG) dari saraf otot sisa paha yang di amputasi dapat meningkatkan kontrol kaki palsu robotik. Sinyal EMG dari otak dan disalurkan ke saraf paha diubah menjadi kode dengan mendeteksi pola rangsangan dan di kombinasi dengan data dari sensor yang terdapat pada kaki palsu robotik untuk menafsirkan gerakan yang ingin dilakukan oleh pasien. Terobosan Ini dapat membuat pasien tuna daksa dapat memiliki kontrol atas kaki palsu robotik seperti halnya kaki asli dalam kehidupan sehari hari. Didukung dengan adanya perubahan gerakan yang mulus antara berjalan di tanah yang rata, menaiki tangga, berjalan jalan miring, dan memiliki kemampuan untuk memposisikan kaki saat pasien duduk.

Tetapi, tipe inipun masih memiliki beberapa kekurangan. Otak tidak dapat memproyeksikan letak dan sensasi dari kaki itu sendiri. Karena pada kaki asli, otak dapat mengatur bilamana 1 otot berkontraksi, maka akan ada otot lain yang berkontraksi. Hal ini menimbulkan rangsangan yang memungkinkan otak untuk mengetahui letak ataupun rasa dari bagian tubuh tersebut. Pada kaki palsu, hal ini tidak dapat dilakukan karena otot-otot tersebut tidak lagi saling berhubungan.

maka dari itu ditemukanlah Agonist-Antagonist Myoneural Interface(AMI) yang dapat berkomunikasi dengan kaki palsu. Dengan mengambil syaraf yang normalnya akan dipotong pada saat amputasi dan mencangkokkannya ke tempat yang baru di otot, dan ketika sudah bertumbuh kembali, maka saraf tersebut dapat menberikan sinyal isolasi yang dapat menggerakkan kaki palsu. cangkok otot ini juga mencegah neuroma yang menyakitkan yang disebabkan oleh syaraf terpotong yang hanya dibiarkan. kemudian, syaraf yang dicangkok ke otot itu dihubungkan secara agonist-antagonist yang menyebabkan keadaan bila 1 otot berkontraksi, maka yang lainnya terregang. AMI sudah dicobakan ke hewan dan manusia, dan sistem ini kembali memberi informasi ke otak tentang dimana letak kaki palsu dan bagaimana bergerak. dengan mengubah cara operasi dari amputasi dapat menimbulkan metode yang membuat pasien dapat secara langsung merasakan kakinya dan secara otomatis dapat menjaga keseimbangan dengan mengintegrasikan otak dan tubuh manusia ke mesin.

Hasil studi dari beberapa kasus menunjukkan bagaimana penambahan kecerdasan dan kekuatan pada kaki palsu robotik memenuhi persyaratan yang lebih fungsional bagi pasien amputasi. Dari pendapat pasien secara subyektif mengkonfirmasi hipotesis bahwa berjalan dengan kaki palsu robotik membutuhkan lebih sedikit energi, menanamkan gaya berjalan yang lebih mulus dan dapat mentoleransi medan yang tidak rata.

Pada masa kini, kaki palsu robotik ini telah dicobakan kepada pasien secara massal terutama pada negara-negara maju yang bahkan membuat kaki palsu robotik dari kristal ataupun dengan design yang sesuai kemauan pasien

Penggunaan kaki palsu robotik ini diharapkan dapat mendekati bahkan menggantikan fungsi kaki yang asli dari pasien tanpa perlu mengeluarkan banyak energi, karena bisa membuat energi kinetik yang diharapkan dapat membantu pasien untuk beraktivitas. Terutama karena zaman yang selalu berubah dan penelitian baru tentang cara operasi pasien amputasi yang dapat menimbulkan proprioception atau feedback sensorik dapat mengintegrasikan manusia ke mesin dan membuat pasien dapat merasakan kaki palsu sama seperti pada kaki asli.

Gambar:

Elektromiografi (EMG), Penempatan Sensor Mekanik dan Contoh Data EMG yang Digunakan untuk Kontrol Kaki Prostetik Intuitif

Data dari EMG dan sensor mekanis diambil secara simultan, dan maksud mode diterjemahkan dengan menggunakan algoritma yang diprogram ke dalam amplifier EMG. Perintah gerakan kemudian dikirim ke motor di lutut dan pergelangan kaki untuk memungkinkan pasien untuk bergerak secara alami dan juga memungkinkan transisi intuitif antara gerakangambar (1) : Elektromiografi (EMG), Penempatan Sensor Mekanik dan Contoh Data EMG yang Digunakan untuk Kontrol Kaki Prostetik Intuitif\

Data dari EMG dan sensor mekanis diambil secara simultan, dan maksud mode diterjemahkan dengan menggunakan algoritma yang diprogram ke dalam amplifier EMG. Perintah gerakan kemudian dikirim ke motor di lutut dan pergelangan kaki untuk memungkinkan pasien untuk bergerak secara alami dan juga memungkinkan transisi intuitif antara gerakan

Menaiki tangga dengan Reciprocal Gait dengan penggunaan TMR-Enhanced Control System.

AMI terdiri dari dua cangkok otot bebas terkait dalam agonis-antagonis. Dalam implementasi yang diharapkan, kontrol sinyal EMG dari salah satu otot akan digunakan untuk mengontrol kaki palsu. Kontraksi otot akan menginduksi peregangan otot lain dan menghasilkan sinyal yang akan memberikan otak informasi berharga untuk meningkatkan kontrol motorik. Umpan balik kaki palsu akan dikomunikasikan ke sistem saraf untuk mengontrol posisi atau gaya yang diterapkan pada otot yang terhubung secara mekanik.

gambar close up penutup kaki palsu di design oleh Ryan Palibroda dan McCauley Wanner dari Alleles Design Studio

oleh: Bertilia Desun