Трёхмиллиметровые магниты, вшитые в мышцы голени, позволили считывать их движение с сублимиллиметровым разрешением на глубине до шести сантиметров. Исследователи из Массачусетского технологического института проверили метод на трёх людях с ампутацией ниже колена. Работа опубликована 29 октября 2026 года в журнале Nature Sensors.

Бусины размером с кунжутное семя хирурги вшивали в мышцы голеностопа, максимум в четыре мышцы у одного участника. Снаружи, над кожей, стоял массив магнитометров. Когда мышца сокращалась или растягивалась, расстояние между бусинами менялось, и датчики фиксировали эти смещения. Так система напрямую следила за длиной и скоростью движения мышцы.

Почему электродам не всегда хватает точности

Обычная электромиография читает электрическую активность мышцы, но этот сигнал не всегда отражает её реальное состояние. Если мышцу держать в одном положении несколько секунд, электрический сигнал затухает. Электроды могут ловить импульсы соседних мышц, а пот на коже мешает контакту. Магнитная система отслеживает механику напрямую, поэтому её сигнал не пропадает, пока мышца остаётся натянутой.

Участники эксперимента не носили протез. Они двигали курсором на экране, используя сокращения мышц. Курсор обозначал те степени свободы, которыми человек управлял бы на роботизированной голеностопной стопе. Сигналы считывали тремя способами по очереди: магнитами, имплантированными электродами и электродами на коже. Магнитная оценка состояния мышц совпала с электромиографией или оказалась точнее по большинству оцениваемых показателей.

Представим мышцу как резиновый жгут. Электрический датчик сообщает, что по жгуту пошёл ток, но не говорит, насколько он натянут. Магнитные бусины закреплены на двух концах жгута, и по изменению расстояния между ними видно, насколько жгут растянулся. Если жгут держат в натянутом состоянии, магнитный сигнал остаётся.

Все три участника перенесли особую операцию AMI, при которой пары мышц во время ампутации соединяют так, чтобы они продолжали взаимодействовать. Это даёт дополнительную проприоцептивную обратную связь. Результаты не обязательно переносятся на людей с обычной ампутацией ниже колена, где такая реконструкция не проводилась.

Авторы также показали, что активацию мышцы можно определить только по магнитной индукции, без электромиографии. Это возможная альтернатива электрическому считыванию, но пока лишь лабораторная демонстрация.

Выборка из трёх человек не позволяет говорить о клинически доказанном преимуществе. В открытом абстракте нет величин эффекта и детальной статистики по отдельным заданиям. Не проверены долговременная стабильность сигнала при повседневной нагрузке, ношение протеза в реальных условиях и полный профиль безопасности. Исследователи начали более крупное испытание, в котором участники управляют протезами с помощью магнитных измерений.

Технологию развивает команда Хью Герра из Центра бионики имени К. Лизы Янг. Магнитный подход назван магнитомиометрией. Для тех, кто готовится к защите по смежной теме, например по биомедицинской инженерии или робототехнике, может быть полезен подбор литературы для научного обзора, чтобы корректно отделить результаты лабораторных испытаний от клинических обещаний.

Схема работы магнитного сенсора: имплантированные в мышцу бусины смещаются при сокращении, наружный массив магнитометров отслеживает изменение расстояния и передаёт сигнал в систему управления протезом

Фото: Kindel Media / Pexels