克利夫蘭診所領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團隊開發(fā)的仿生系統(tǒng)結(jié)合了三個重要功能——直觀的運動控制、觸摸和抓握的運動感覺、開合手的直觀感覺。合作者包括阿爾伯塔大學(xué)和新不倫瑞克大學(xué)。
“我們使用這種復(fù)雜的仿生系統(tǒng)修改了標(biāo)準(zhǔn)護理假肢，使佩戴者能夠更直觀地移動假肢，并同時感受到觸摸和運動的感覺，”首席研究員Paul Marasco 博士說。，克利夫蘭診所勒納研究所生物醫(yī)學(xué)工程系副教授。“這些發(fā)現(xiàn)是為截肢患者提供完全恢復(fù)自然手臂功能的重要一步。”
該系統(tǒng)是第一個在假肢上同時測試神經(jīng)機器接口中的所有三種感覺和運動功能的系統(tǒng)。神經(jīng)機器接口與佩戴者的四肢神經(jīng)相連。它使患者能夠在他們想要使用或移動假肢時將神經(jīng)沖動從他們的大腦發(fā)送到假肢，并從環(huán)境中接收物理信息并通過他們的神經(jīng)將其傳遞回他們的大腦。
人工手臂的雙向反饋和控制使研究參與者能夠以與非殘疾人相似的準(zhǔn)確度執(zhí)行任務(wù)。
“也許我們最興奮的是，他們做出判斷、決定，并像沒有截肢的人一樣計算和糾正自己的錯誤，”仿生集成實驗室負(fù)責(zé)人馬拉斯科博士說。“有了新的仿生肢體，人們的行為就像他們有一只自然的手一樣。通常，這些大腦行為在有和沒有上肢假肢的人之間是非常不同的。”Marasco 博士還預(yù)約了克利夫蘭診所的 Charles Shor 癲癇中心和克利夫蘭 VA 醫(yī)療中心的高級平臺技術(shù)中心。
研究人員在兩名上肢截肢的研究參與者身上測試了他們的新仿生肢體，他們之前經(jīng)歷了有針對性的感覺和運動神經(jīng)再支配——通過將截肢的神經(jīng)重定向到剩余的皮膚和肌肉來建立神經(jīng)機器接口的程序。由于這項研究的規(guī)模很小，額外的研究將很重要。
在有針對性的感覺神經(jīng)支配中，用小型機器人觸摸皮膚會激活感覺受體，使患者能夠感知觸覺。在有針對性的運動神經(jīng)再支配中，當(dāng)患者考慮移動他們的四肢時，重新神經(jīng)支配的肌肉與計算機化的假肢通信以相同的方式移動。此外，小型、強大的機器人會振動這些肌肉中的動覺感受器，幫助假肢佩戴者感覺到他們的手和手臂在移動。
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