克利夫兰诊所领导的国际研究小组开发了这种仿生系统它结合了三个重要的功能——直观的运动控制，触觉和握力运动感觉，打开和关闭手的直观感觉。合作者包括阿尔伯塔大学和新不伦瑞克大学。“我们修改了护理标准假体克利夫兰诊所勒纳研究所生物医学工程系副教授、首席研究员保罗·马拉科博士说。“这些发现是为截肢患者提供完全恢复自然手臂功能的重要一步。”
该系统是第一个在人工手臂的神经-机器接口中同时测试所有三种感觉和运动功能的系统。的neural-machine接口与佩戴者的肢体神经相连。当病人想使用或移动假肢时，它能使病人从大脑向假肢发送神经冲动，并从环境中接收物理信息，并通过神经将其传回大脑。人工手臂的双向反馈和控制使研究参与者执行任务的准确性与非残疾人相似。
广告
广告
“也许最让我们兴奋的是，它们能像一个没有截肢的人一样做出判断、决定、计算并纠正错误，”仿生集成实验室(Laboratory for Bionic Integration)的负责人马拉斯科博士说。“有了这种新型仿生肢体，人们的行为就像拥有了一只自然的手一样。正常情况下，使用和不使用上肢义肢的人的大脑行为是非常不同的。”
研究人员在两名上肢截肢的研究参与者身上测试了他们的新型仿生肢体，这些人之前曾接受过定向感觉和运动神经移植——通过将切除的神经重新定向到剩余的皮肤和肌肉上，建立了一个神经-机器接口。由于这项研究的规模较小，额外的研究将是重要的。在定向感觉神经移植中，用小型机器人触摸皮肤可以激活感觉受体，使患者能够感知触觉。在靶向运动神经移植中，当患者想要移动他们的四肢时，神经神经移植的肌肉会与一个计算机化的假肢进行交流，以同样的方式移动。
此外,小,强大机器人振动这些肌肉中的动觉感受器，帮助假肢佩戴者感觉到他们的手和手臂在移动。戴上这种先进的假肢后，参与者进行一些基本的日常活动，这些活动需要手和手臂的功能。利用他们最新开发的先进评估工具，研究人员评估了仿生肢体与非残疾人和使用传统假肢的截肢患者的表现。他们还比较了使用先进假肢的人在同时使用和单独使用三种感觉和运动模式时的表现。
根据马拉斯科博士的说法，因为使用传统义肢的人不能用他们的四肢感觉，他们在完成日常生活任务时的行为与没有截肢的人不同。例如，传统义肢佩戴者在使用义肢时必须不断地观察，当他们用手施力过大或过小时，他们很难学会纠正错误。
有了新的人工手臂和先进的评估工具，研究人员可以看到，研究参与者的大脑和行为策略发生了变化，与那些没有截肢的人相匹配。他们不再需要观察他们的假肢，他们可以在不看的情况下找到东西，他们可以更有效地纠正他们的错误。
马拉斯科博士说:“在过去的一二十年里，假肢的进步已经帮助佩戴者实现更好的功能，并管理自己的日常生活。”“上肢截肢患者现在第一次能够像健全的人一样‘思考’，这为假肢佩戴者提供了一个全新的无缝融入日常生活的平台。”
除了这项研究之外，国际团队开发的与大脑行为和功能相关的新测量结果，可以用于任何上肢假肢或涉及感觉和运动的缺陷，以评估仿生系统。
这项研究发表在科学的机器人．
来源:克利夫兰诊所
