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連續(xù)神經(jīng)控制仿生肢體技術(shù)助力恢復(fù)行走
2024年07月03日 13:19:13 來源:化工儀器網(wǎng) 作者:楊 點(diǎn)擊量:6194

美國麻省理工學(xué)院的Hugh Herr和合作者研究了一個(gè)神經(jīng)義肢接口,能讓仿生腿對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生完全響應(yīng)。該接口由手術(shù)構(gòu)建的成對(duì)的主動(dòng)肌-拮抗肌組成,這些肌肉能恢復(fù)自然本體感覺感知四肢位置和運(yùn)動(dòng)的能力,在臨床試驗(yàn)中讓14名膝下截肢人士改善了行走控制。

  【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】神經(jīng)義肢技術(shù),即neuroprosthetics,是一種利用電子裝置來替代或恢復(fù)受損神經(jīng)系統(tǒng)或感覺器官功能的先進(jìn)科技。它通過將電子設(shè)備與人體神經(jīng)系統(tǒng)相連,使截肢者能夠重新獲得對(duì)肢體的控制感,甚至恢復(fù)接近自然的運(yùn)動(dòng)能力。這一領(lǐng)域的發(fā)展,不僅是對(duì)醫(yī)學(xué)技術(shù)的挑戰(zhàn),更是對(duì)人類潛能的深刻探索。
 
  美國麻省理工學(xué)院的Hugh Herr和合作者研究了一個(gè)神經(jīng)義肢接口,能讓仿生腿對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生完全響應(yīng)。該接口由手術(shù)構(gòu)建的成對(duì)的主動(dòng)肌-拮抗肌組成,這些肌肉能恢復(fù)自然本體感覺感知四肢位置和運(yùn)動(dòng)的能力,在臨床試驗(yàn)中讓14名膝下截肢人士改善了行走控制。
 
  Herr教授及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這種連續(xù)神經(jīng)控制仿生腿,其核心在于一種創(chuàng)新的神經(jīng)義肢接口。這一接口通過手術(shù)將截肢者殘肢內(nèi)的主動(dòng)肌與拮抗肌重新連接,并通過感知電極檢測(cè)這些肌肉產(chǎn)生的電信號(hào)。這些信號(hào)隨后被傳輸至仿生腿,驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)依賴預(yù)設(shè)算法控制的仿生腿不同,這種仿生腿完全由人類神經(jīng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了真正的“想即動(dòng)”。
 
  通過精細(xì)的手術(shù)操作,研究團(tuán)隊(duì)成功地將截肢者的殘余肌肉與神經(jīng)重新連接,為仿生腿提供了精準(zhǔn)的控制信號(hào)。先進(jìn)的感知電極和信號(hào)處理技術(shù)使得這些信號(hào)能夠被準(zhǔn)確捕捉并轉(zhuǎn)化為仿生腿的運(yùn)動(dòng)指令。同時(shí),仿生腿本身采用了輕質(zhì)材料和高性能電機(jī),確保了其輕便性和高效性。
 
  試驗(yàn)共有14名單側(cè)膝下截肢的受試者,其中7人有神經(jīng)義肢接口。與沒有神經(jīng)義肢接口的膝下截肢人士的行走速度相比,這些受試者的行走速度提升了41%,甚至能與未截肢的健全人相媲美。此外,他們?cè)谄胶饽芰Α⒏淖兯俣取⑴罉翘莺涂缭秸系K等方面也表現(xiàn)出色。
 
  隨著神經(jīng)義肢技術(shù)的不斷發(fā)展,我們有理由相信,截肢者將能夠擁有更加接近自然的肢體運(yùn)動(dòng)能力。而隨著腦機(jī)接口(BCI)和神經(jīng)織網(wǎng)(Neural Lace)等前沿技術(shù)的不斷突破,人類智能與人工智能的融合將更加深入,為我們的生活帶來更多可能。
 
  相關(guān)研究成果Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation于近日發(fā)表于《自然—醫(yī)學(xué)》(Nature Medicine)。
 
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