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      智能假肢讓截肢者重獲手心的溫度

      時間:2016-06-02 16:48:21 文章作者: 點擊:

      IgorSpetic是本文的主人公,也是我們克利夫蘭退伍軍人醫療中心研究團隊的志愿者?,F在他正戴著眼罩和降噪耳機用自己的左手摸索著從面前的碗里拿出一串櫻桃。這是在做游戲嗎?不是,這是在做測試,因為IgorSpetic的右手已經在一次事故中離他而去了。

      過去幾年,他一直在使用我們團隊開發的肌電假肢,而真正控制他"右手"的是右臂上肌肉的伸縮。從傳統意義上來說,普通假肢對截肢患者的裝飾意義大于實用意義,在這項測試中,用傳統假肢拿取的櫻桃確實非常容易被擠爆。

      隨后,我們為他換上肌電假肢并啟動了功能性神經接口實驗室專門研發的觸覺系統。此前,我們團隊的外科醫生Anderson和Keith就在他的右前臂中植入了電極,并通過20個觸點連接了3條主要的神經。這樣一來,通過對不同神經上不同觸點的刺激,就能讓Spetic產生真實的感覺。

      圖片關鍵詞

      為了測試這種"鬼影手"般的觸感是否能讓Spetic更好的控制假肢,我們將薄膜壓力傳感器植入了設備中并用傳感器收集到的型號來刺激相應的神經。這樣一來,假肢捏櫻桃的力度就小了許多,Spetic順利的將櫻桃梗摘了下來。

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      在我們的一系列測試中,當觸覺系統開啟時,Spetic順利完成了93%的任務,但如果該系統關閉,他在做任務時成功率連一半都不到。此外,據Spetic反映,開啟觸覺系統時他好像有了真手,假肢不再像是簡單的工具了。每當我們開啟系統,Spetic就會說:"我的右手回來了"

      未來,我們希望能將假肢打造的與人手一樣靈活。不過,眼下我們的目標是讓Spetic忘掉自己已經沒了右手?,F在,我們的觸覺系統還處在初級階段,而且只能在實驗室中完成任務。在測試中,Spetic完成任務時胳膊上還需要插各種線纜,因為我們需要通過電腦來控制神經的刺激。即便如此,這款觸覺系統也是有史以來第一次讓截肢患者產生真實的感覺。眼下,我們正在開發一款能完全植入人體的系統,并希望在五年內能開始進行臨床試驗。

      那么擁有了觸感的假肢到底能有多大能耐呢?眾所周知,現在市售的假肢戴上后只能完成一些不需要精確度的工作,如支撐身體平衡。如果為假肢加入觸覺系統,截肢患者在控制肢體方面的自信就會大大增強,利用假肢,他們就能完成生活中一些較為簡單的任務。

      除了上面提到的用途,我們還希望假肢能在人際交往間發揮更大的作用。觸覺在建立人與人之間感情方面有很大的作用,少了這一能力,人們會感覺很失落。當我們詢問許多截肢患者時,他們均表示希望能用假肢握住自己愛人的手、感受到對方手心的溫度。未來,我們的技術將幫他們完成這一夢想。

      在解決人類與機械的融合問題上,我已經努力了幾十年。在生物醫學工程和神經工程方面的豐富經驗也讓我一直在思考一個看似簡單的問題:怎樣才能讓電子電路與神經系統無障礙交流呢?如果我們找到了解決辦法,又如何將這些感覺信號傳輸給截肢患者呢?此外,除了解放截肢患者,這項技術還能在哪些方面提高普通人的生活質量呢?

      在過去的幾十年中,我們在該領域有了非常大的突破,包括能植入人類大腦和身體的硬件,與能理解和模擬自然神經編碼。在這些編碼里,神經系統中的電子脈沖可以在腦細胞和遍布全身的神經元中傳遞信息。這些信號成了身體的驅動器,它們產生的反饋就變成了截肢患者的感覺。此外,信號還可以控制肢體的位置和肌肉力量等。

      來源:網易

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