一种能恢复手的感觉的假肢。

一种能恢复手的感觉的假肢。

研究人员开发了一种新一代仿生手,可以让截肢者重新获得本体感觉。这项研究成果发表在《科学机器人学》上,是机器人学研究十年的成果。

下一代仿生手由EPFL、比萨的圣安娜高级研究院和罗马的A.Gemelli大学综合诊所的研究人员开发,使截肢者能够重新获得一种非常微妙、接近自然的触觉。科学家们设法重现了本体感受的感觉,这是我们大脑在运动过程中和运动后即时准确地感知四肢位置的能力,即使是在黑暗中或闭上眼睛。

新的设备允许病人伸手去够桌子上的物体,并且不必看它就可以确定物品的一致性、形状、位置和大小。这种假体已经成功地在几个病人身上进行了测试,并通过刺激截肢肢的神经来起作用。然后,神经可以实时地向患者提供感觉反馈,就像用自然的手一样。

研究结果发表在《科学机器人学》杂志上。这是由欧洲植物基金会工程学院和圣安娜高级研究学院的生物工程教授西尔维斯特罗·米切拉以及罗马盖梅利大学综合诊所的神经科学主任保罗·玛丽亚·罗西尼协调进行的十年科学研究的结果。

感觉反馈

目前的肌电假肢可以让截肢者通过利用前臂的剩余肌肉功能恢复对假肢的自主运动控制。然而,缺乏任何感官反馈意味着患者必须严重依赖视觉提示。这可以防止他们感觉到他们的假肢是他们身体的一部分,使其更不自然地使用。

近年来,一些研究小组成功地为截肢者提供了触觉反馈,从而改善了功能和假体的实施。但这项最新的研究使事情进一步发展。

“我们的研究表明,基于神经内刺激的感觉替代可以同时实时地传递位置反馈和触觉反馈,”Micera解释说。大脑将这些信息结合起来是没有问题的,患者可以实时处理这两种类型的信息,并取得良好的效果。”

神经内刺激通过直接插入截肢残端的电极发送的电脉冲重新建立外部信息流。然后,患者必须接受训练,逐步学习如何将这些脉冲转化为本体感觉和触觉。

这项技术使两名截肢者恢复了较高的本体感觉敏锐度,其结果与健康受试者的结果相当。位置信息和触觉反馈的同时传递使两名截肢者能够以高精度(75.5%)确定四个物体的大小和形状。

“这些结果表明,截肢者可以有效地处理通过神经内刺激同时接收到的触觉和位置信息,”EPFL研究人员、该研究的主要作者Edoardo D’Anna说。

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