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連續神經控制仿生肢體技術助力恢復行走
2024年07月03日 13:19:13
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：6163
美國麻省理工學院的Hugh Herr和合作者研究了一個神經義肢接口，能讓仿生腿對人體神經系統產生完全響應。該接口由手術構建的成對的主動肌-拮抗肌組成，這些肌肉能恢復自然本體感覺感知四肢位置和運動的能力，在臨床試驗中讓14名膝下截肢人士改善了行走控制。
【化工儀器網 行業百態】神經義肢技術，即neuroprosthetics，是一種利用電子裝置來替代或恢復受損神經系統或感覺器官功能的先進科技。它通過將電子設備與人體神經系統相連，使截肢者能夠重新獲得對肢體的控制感，甚至恢復接近自然的運動能力。這一領域的發展，不僅是對醫學技術的挑戰，更是對人類潛能的深刻探索。
美國麻省理工學院的Hugh Herr和合作者研究了一個神經義肢接口，能讓仿生腿對人體神經系統產生完全響應。該接口由手術構建的成對的主動肌-拮抗肌組成，這些肌肉能恢復自然本體感覺感知四肢位置和運動的能力，在臨床試驗中讓14名膝下截肢人士改善了行走控制。
Herr教授及其團隊開發的這種連續神經控制仿生腿，其核心在于一種創新的神經義肢接口。這一接口通過手術將截肢者殘肢內的主動肌與拮抗肌重新連接，并通過感知電極檢測這些肌肉產生的電信號。這些信號隨后被傳輸至仿生腿，驅動其進行運動。與傳統依賴預設算法控制的仿生腿不同，這種仿生腿完全由人類神經系統驅動，實現了真正的“想即動”。
通過精細的手術操作，研究團隊成功地將截肢者的殘余肌肉與神經重新連接，為仿生腿提供了精準的控制信號。先進的感知電極和信號處理技術使得這些信號能夠被準確捕捉并轉化為仿生腿的運動指令。同時，仿生腿本身采用了輕質材料和高性能電機，確保了其輕便性和高效性。
試驗共有14名單側膝下截肢的受試者，其中7人有神經義肢接口。與沒有神經義肢接口的膝下截肢人士的行走速度相比，這些受試者的行走速度提升了41%，甚至能與未截肢的健全人相媲美。此外，他們在平衡能力、改變速度、爬樓梯和跨越障礙等方面也表現出色。
隨著神經義肢技術的不斷發展，我們有理由相信，截肢者將能夠擁有更加接近自然的肢體運動能力。而隨著腦機接口(BCI)和神經織網(Neural Lace)等前沿技術的不斷突破，人類智能與人工智能的融合將更加深入，為我們的生活帶來更多可能。
相關研究成果Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation于近日發表于《自然—醫學》(Nature Medicine)。
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