研究人员目前正在与更多的研究参与者合作，以了解这些发现的广泛适用性。“这个案例研究表明，使用这些神经控制技术是可能的，其中设备对来自患者肌肉的电信号作出反应，以帮助患者使用机器人假体脚踝的运动更自然、更直观，”该研究的通讯作者海伦·黄说。黄是北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学生物医学工程系杰克逊家族杰出教授。
该研究的第一作者、联合生物医学工程系的博士候选人亚伦·弗莱明说:“这项工作表明，这些技术可以让患者做的事情比我们之前想象的要多。”
现有的大多数关于机器人假肢踝关节的研究仅仅集中在使用自主控制行走上。在这里，自主控制是指当佩戴假肢的人决定是行走还是站立时，与这些动作相关的精细动作会自动发生，而不是因为佩戴者的任何动作。
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黄、弗莱明和他们的合作者想知道，如果一个截肢者在理疗师的帮助下，用神经控制的动力假肢踝关节进行常规假肢具有挑战性的活动训练，会发生什么。除了走路之外，截肢者是否有可能重新获得对许多日常活动的更全面的控制?
在这项研究中，有动力的假体读取来自两条小腿残余肌肉的电信号。小腿肌肉负责控制脚踝的运动。假肢技术采用了研究人员开发的一种控制模式，将肌肉发出的电信号转换成控制假肢运动的命令。
研究人员与一名研究参与者合作，他失去了一条腿，大约在膝盖和脚踝之间。参与者安装了动力踝关节，并进行了初步评估。然后，患者在两周半的时间里接受了五次理疗师的培训，每次大约两小时。培训结束后，参与者进行了第二次评估。
在训练之后，研究参与者能够完成各种以前很难完成的任务，比如在没有任何外部帮助的情况下从坐着到站着，或者在不借助其他身体部位来补偿运动的情况下蹲着从地上捡东西。但最显著的差异之一是研究参与者的稳定性，无论是站立还是移动。这反映在实证评估中——比如测试病人站在泡沫上的稳定性——以及病人对自己稳定性的信心程度。
“模拟自然控制脚踝的概念非常简单，”黄说。“但这一概念的实施更为复杂。它需要训练人们使用剩余的肌肉来驱动新的假肢技术。这个案例研究的结果是戏剧性的。这只是一项研究，但它向我们展示了什么是可行的。”
弗莱明说:“当人们使用电动假肢装置时，也会产生深刻的情感影响，这种装置是通过读取他们身体发出的电信号来控制的。”“它更接近人们直觉上的移动方式，这可能会对人们使用假肢的反应产生很大影响。”
研究人员已经让更多的人经历了这种训练模式，并正在扩大他们的测试，以评估这种训练的结果。在让这项技术更广泛地应用之前，研究人员还希望进行真实世界的beta测试——让人们在日常生活中使用机器人假肢。黄说:“和任何用于下肢的假肢装置一样，你必须确保装置的一致性和可靠性，这样人们在使用时它就不会失灵。”
弗莱明说:“现有的电动假肢非常昂贵，而且没有保险。”他说:“因此，获得这些技术存在一些问题。通过尝试恢复对这类活动的正常控制，这项技术能够真正提高截肢患者的生活质量和社区参与。这将使这些昂贵的设备在未来更有可能被保险覆盖，如果这意味着改善个人的整体健康。”
来源:北卡罗来纳州立大学
