Giuliano Vanghetti: Zoznámte sa s pionierom neuroprotetiky

Žijeme v dobe, kedy strata končatín v dôsledku nehody, chirurgickej amputácie alebo vojnového zranenia nemusí byť definitívna. Ich nahradenie funkčnou protézou je stále viac dostupnejšie aj vďaka pionierskemu výskumu talianskeho doktora Giuliana Vanghettiho. 

Čo je to Neuroprotetika? 

Vedná disciplína na pomedzí neurovedy a biomedicínskeho inžinierstva, ktorá sa zaoberá vývojom neurálnych protéz (neuroprotéz) sa nazýva neuroprotetika. Spája najmä mozog s počítačom a nie so zariadením, ktoré má nahradiť chýbajúcu biologickú funkciu. 

Neurálne protézy dokážu nahradiť motorickú, senzorickú alebo kognitívnu modalitu, ktorá mohla byť poškodená v dôsledku úrazu alebo choroby. Príkladom týchto zariadení sú napríklad kochleárne implantáty – nahrádzajú funkciu ušného bubienka a sluchových kostičiek tým, že simulujú frekvenčnú analýzu vykonávanú v kochlei (slimák). 

Osudová bitka

Giuliano Vanghetti sa narodil v roku 1861 neďaleko Florencie a vyštudoval na Bolonskej univerzite v Bologni. Ako takmer všetkých jeho krajanov, aj Vanghettiho trápila porážka Talianov v Bitke pri Adwe (1896), ktorá bola vyvrcholením Prvej taliansko-etiópskej vojny. 

Ešte viac ho však zasiahli okamžité následky bitky. Víťazní Etiópčania totiž amputovali pravú ruku a ľavú nohu každému z 800 zajatých eritrejských Askarov, ktorí bojovali v talianskych službách. Veľké množstvo z nich tento akt pomsty neprežilo.

Preživším Askariom talianska vláda poskytla akési primitívne drevené protézy, ktoré mali ich postih aspoň čiastočne eliminovať. Dr. Vanghetti začal okamžite uvažovať, ako tieto protézy „rozpohybovať“ a vrátiť im pôvodnú funkciu. Jeho úvaha bola jednoduchá a dômyselná – pochopil, že protézy musia byť spojené presne s tými istými svalmi a šľachami, od ktorých boli oddelené amputáciou.

Prvé pokusy na sliepkach 

Vanghetti si zriadil laboratórium u seba doma v Empoli a svoje teórie spočiatku overoval na sliepkach, ktorým amputoval nohu a nahradil ju „mobilnými“ drevenými protézami. Spolu so slúžkou, ktorú povýšili na svoju asistentku sa tešili, že sliepky po mesiacoch opäť dokážu chodiť. Na vlastné náklady vydal Dr. Vanghetti v roku 1898 krátku ilustrovanú knihu Amputácie, disartikulácie a protézy, v ktorej opisuje svoju metódu. Kniha ostala v medicínskom svete celkom nepovšimnutá.

Zlom a rozhodujúci prechod od experimentov k chirurgickej praxi na ľuďoch prišiel v roku 1900. Svoje nápady Dr. Vanghetti predstavil profesorovi Antoniovi Cecimu, riaditeľovi chirurgickej kliniky v Pise, ktorý ich uplatnil pri amputácii pravého predlaktia pacienta. 

Aj napriek tomuto úspechu vedecká komunita vyjadrila pochybnosti o Vanghettiho metóde a naďalej preferovala tzv. tunelovú kineplastiku, ktorú vyvinuli nemeckí chirurgovia na začiatku

20. storočia. Tá napokon rovnako upadla do nemilosti a s príchodom 1. svetovej vojny sa problém funkčných protéz a sociálnej reintegrácie zmrzačených osôb do spoločnosti stal opäť aktuálnym. 

Prvá svetová vojna a replikovanie Vanghettiho metódy  

V roku 1906 Dr. Vanghetti svoju metódu zhrnul v úspešnej eseji „Plastické a kinematické protézy“, ktorá získala cenu talianskej Accademia Nazionale dei Lincei. Počas 1. svetovej vojny bol Dr. Vanghetti poverený vedením Centra Červeného kríža pre zmrzačených. V roku 1923 získal nomináciu na Nobelovu cenu. 

Mnoho chirurgov využívalo Vanghettiho princípy do praxe bez toho, aby verejne uznali jeho otcovstvo. Asi 10 rokov po Vanghettiho raných spisoch nemecký chirurg Ferdinand Sauerbruch replikoval jeho metódu. Prvé výsledky publikoval v roku 1915. Sauerbruch použil prístup kineplastického svalového tunela v proximálnom pahýli, čím sa odchýlil od Vanghettiho techniky, ktorá využívala distálny segment kosti.

Giuliano Vanghetti bol prvý, kto vďaka štúdiu mechanických a neurologických princípov nervovosvalového systému opísal a vykonal chirurgické zákroky, ktoré pacientom umožnili pohybovať protézami, a teda prinajmenšom čiastočne obnoviť pohyby. Jeho myšlienka využitia prirodzených pohybov zvyškových svalov dnes zostáva základným princípom neuroprotetiky.

Potvrdenie Vanghettiho metódy

V roku 2017 sa skupina vedcov z BioRobotického inštitútu v Pise rozhodla zhodnotiť mechanické a neurologické princípy kineplastických operácií so zvláštným prihliadnutím na prácu Dr. Vanghettiho. 

Hodnotili originálne publikácie, ktoré popisovali kineplastické operácie, biografické informácie, spisy, kresby a nepublikované listy z knižnice Vanghetti, ktoré sa zachovali v talianskom Empoli. Vykonali bibliografický prieskum a porovnávali podobné postupy v literatúre.

Aký bol ich záver? Vanghetti ako prvý presne vykonal a opísal kineplastické operácie pre pacientov po amputácii hornej časti ramena. Zvážil neurologické dôsledky problému a možno v snahe poskytnúť vhodnejšiu proprioceptívnu spätnú väzbu intuitívne aplikoval protézy tak, aby boli funkčne aktivované svalmi proximálneho pahýľa.

Giuliano Vanghetti ako prvý vyvinul invazívnu protézu, ktorá priamo nadväzovala na vnútornú dynamiku ramena a generovala pohyb. Definoval a aplikoval pojem kineplastika, kedy bola protéza priamo spojená so svalovými a šľachovými slučkami. Vanghettiho inovatívne nápady zanechali nezmazateľnú stopu v histórii neuroprotetiky. Dnes, o viac ako 100 rokov neskôr, sú referenčným bodom v najpokročilejšom výskume zameranom na úplné funkčné obnovenie chýbajúcej ruky.

Redakcia, zdroje:

1. https://www.nidcd.nih.gov/health/cochlear-implants
2. https://www.historynet.com/first-italo-abyssinian-war-battle-of-adowa.htm
3. https://d-nb.info/975815113/34
4. https://www.santannapisa.it/en/institute/biorobotics/biorobotics-institute
5. https://n.neurology.org/content/89/15/1627#xref-ref-11-1

About Author

Ladislav Bučík

See author's posts