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触觉反馈和肌内电极让义肢更真实

2019-10-09 17:49:12 | 来源: 烘焙

触觉反馈和肌内电极让义肢更真实

原标题:触觉反馈和肌内电极让义肢更真实

在过去50年中,人工义肢的研发几乎止步不前,虽然它们的外观和结构有所改善,但在基本功能和控制方面的进展乏善可陈。不过,《科学转化医学》杂志近日发表了两项重要成果:用逼真的触觉反馈引导假肢,用肌内电极发送可靠的运动指令。这使得目前义肢存在的巨大局限性有了显着突破。

据《自然》杂志络版近道,在第一项研究中,美国凯斯西储大学神经工程师达斯汀泰勒的研究团队给两位受试人员的指尖套上压力传感器,传感器的信号可以转化成不同电刺激模式,以模仿健康人的正常感受,比如轻拍、持续压力或者轻抚触摸等。泰勒要求受试人员摘除樱桃的梗,并进行了对比实验。如果没有这套设备带来的触感,两位参与者只能去掉77%的樱桃梗;但有了触觉反馈,他们的成功率飙升至100%。

不过,要让神经与传感刺激器连接,必须在受试人员上臂植入电极,连接线也必须穿透皮肤,这极易造成皮肤感染或电极损坏。两位参与者已经小心翼翼地让植入电极保持了大约两年时间。

“这是一个重要进步。”南加州大学生物医学工程师杰拉尔德勒布说。但他认为,泰勒目前的设计“长期临床使用的话,可能太危险了。”对此,泰勒正在研究如何缩小刺激器的尺寸,使其有一天能完全植入皮下。

在另一项研究中,瑞典查尔姆斯理工大学生物医学工程师马克斯奥尔蒂斯加泰罗尼亚的团队改进了人造义肢发送运动命令的方式。

传统义肢系统通过外置电极记录肌肉活动来破译佩戴者的行动意图。该方法是非侵入性的,但肌肉和传感器之间的皮肤和组织层会扭曲信号,影响义肢的控制性。为了直接获取肌肉的信号,加泰罗尼亚采用了新设计,利用钛螺丝将义肢直接与骨头相连,将记录电极直接植入肌肉中。与以往插入式的设计相比,这个义肢系统的稳定性更好,运动范围也更大。

肌内电极此前仅进行过动物研究和短期的人体试验。而加泰罗尼亚的新义肢从2013年1月起,便由一位名叫马格努斯的货车司机在使用。“感觉就像一个真正的手臂。”马格努斯说,他以前的义肢依靠皮肤传感器,不但难以控制,冬天还经常不听使唤;而移动新义肢只需用上以前五分之一的力气。

除了肌内电极,研究人员还在佩戴义肢者残臂的一根神经周围置入了一个电极,希望有一天能将其用于感觉反馈,就像泰勒的研究小组所做的那样。

佛罗里达大学生物医学工程师凯文奥托评价说:“这两项研究是义肢领域正在大步前进的例证。”(陈丹)

原标题:触觉反馈和肌内电极让义肢更真实

稿源:人民

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