首次植入灵巧手假体

首次植入灵巧手假体

一名瑞典女性手截肢患者成为第一个接受骨神经肌肉植入物来控制灵巧的手假体。在一项开创性的手术中,钛植入物被放置在前臂的两块骨头(桡骨和尺骨)中,电极延伸到神经和肌肉,以提取信号来控制机械手并提供触觉。这使得它成为第一个临床可行,灵巧和有知觉的假手在现实生活中可用。这一突破是欧洲项目DETOP的一部分。

新的植入技术在瑞典由Integrum AB的Max Ortiz Catalan博士领导的团队(该公司是第一个利用骨整合进行骨锚定假肢修复的公司)和Chalmers理工大学开发。这是由Rickard Br_Nemark教授和Paolo Sassu博士领导的第一个此类手术,在Sahlgrenska大学医院进行,这是欧洲委员会根据地平线2020资助的一个更大的项目Detop的一部分。

Detop项目由圣安娜高级学院的Christian Cipriani教授协调,还包括Prensilia、哥德堡大学、Lund大学、埃塞克斯大学、瑞士电子与微技术中心、Inail修复中心、罗马大学生物医学院和Ortopedico-Rizzoli研究所。

植入电极提供感觉和运动控制

传统的假手依靠放置在皮肤上的电极从下面的残端肌肉中提取控制信号。这些表面电极传递的信号有限且不可靠,只允许控制几次粗大的运动(打开和关闭手)。相反,在树桩的所有剩余肌肉中植入电极可以获得更丰富、更可靠的信息。第一位患者植入了16个电极,以便更灵活地控制由Scula Superiore Sant’Anna和Prensilia在意大利开发的新型假手。

目前的假手也有有限的感觉反馈。它们不提供触觉或动觉,因此使用者在使用假肢时只能依靠视觉。用户无法分辨物体被抓取的强度,甚至无法分辨接触的时间。通过在神经中植入与失去的手的生物传感器相连的电极,研究人员可以用与生物手传递的信息类似的方式电刺激这些神经。这导致患者感知来自新假手的感觉,因为它配备了驱动神经刺激来传递这种感觉的传感器。

在日常生活中工作

这项工作最重要的一个方面是,这是日常生活中使用的第一项技术。这意味着它不仅限于研究实验室。瑞典的整合素AB和查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)此前已经证明,在日常生活中,使用类似技术(视频)的截肢肘部以上的患者可以控制有知觉的假肢。这在肘部以下截肢患者中是不可能的,因为他们有两块较小的骨头,而不是上臂的一块较大的骨头。这对种植系统的发展提出了几个挑战。另一方面,它也提供了一个机会,以实现更灵活的控制人工替代。这是因为更多的肌肉可以用来提取肘部以下截肢的神经命令。

如果不使用(装填),骨头就会变弱,这在截肢后很常见。患者正在进行康复计划,以恢复前臂骨骼的力量,使其能够完全加载假手。同时,她也在重新学习如何使用虚拟现实(视频)控制丢失的手,几周后,她将使用一只功能和感觉在日常生活中不断增强的假手。在接下来的几个月里,意大利和瑞典又将有两名患者被植入新一代的假手。

Max Ortiz Catalan,Foto:Oscar Mattsson,“过去十年中,已经报道了几种先进的假体技术,但不幸的是,它们仍然只是在受控环境中短期使用的研究概念,”Chalmers理工大学副教授、生物医学聊天负责人Ortiz Catalan博士说。Ronics和神经康复实验室,从10年前开始领导这项研究,最初是在肘部以上截肢。“我们技术的突破在于使患者能够使用植入的神经肌肉接口来控制假体,同时在日常生活中感知对他们重要的感觉。”

瑞典广泛参与国际项目

对瑞典这个欧洲项目的贡献是广泛的。人类感知触觉的方式,以及机器如何复制这一壮举,是约翰韦斯伯格教授的小组在哥德堡大学提出的。另一方面,伦德大学的克里斯蒂安·安特福克博士团队研究了人类产生运动控制的方式,以及复制这种控制的算法。Paolo Sassu博士将与美国麻省理工学院的Rickard Br_Nemark教授合作,在Sahlgrenska大学医院进行临床随访和进一步的手术。Osseo神经肌肉技术的发展以及与意大利假体以及所有其他部件的整合将在西南部进行。伊甸园由查尔姆斯理工大学的Ortiz Catalan博士领导。

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