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假肢手

首席图像©Evan Dougherty,密歇根工程

一项结合手术和人工智能的新技术正在给人们带来截肢用他们的大脑精确实时地控制假手的能力。

这项技术是密歇根大学的研究人员的工作,他们最近发表了一篇论文《科学转化医学》杂志详细介绍了他们成功地将其用于治疗手部或下肢截肢的患者。

改进假手

人们一直在用假体来代替他们失去的身体部位米莱尼亚但从传统上看,许多设备主要是装饰性的,功能有限。

这种情况在20世纪40年代开始改变,当时德国物理学学生Reinhold Reiter发明了第一个肌电的这是一种可以将截肢患者残肢周围神经发出的电信号转化为假肢指令的装置。

“我们不会停止这项工作,直到我们能够完全恢复健全的手部运动。”

辛迪Chestek

例如,如果一个人有一个肌电假手,他的二头肌收缩,这个装置可能会把神经产生的信号转换成握拳的命令。

今天,大多数的肌电假体使用电极放置在残肢的皮肤上,以获取神经信号,但这种方法会产生微弱的信号,限制功能假肢

研究人员已经尝试了其他技术来最大化周边神经的信号,但是根据the嗯团队每一种都有缺点,从神经末梢周围产生疤痕组织到需要进行侵入性手术。

据报道,UM团队的技术可以提高信号强度,同时避免现有方法的缺陷。

更强的信号

在他们的研究中,马里兰大学的研究人员首先通过外科手术将一部分健康肌肉移植到病人残肢的几条神经的末梢上。

在三个月的过程中,神经末梢附着在肌肉移植物上,研究人员称之为再生周围神经界面(RPNIs)。

然后,其中两名研究参与者同意让研究人员直接将电极植入RPNIs。当他们想到搬他们的假体电极以某种方式接收信号。

“据我所知,与之前的所有结果相比,我们已经看到了来自神经的最大电压记录,”研究员辛迪·切斯特克(Cindy Chestek)在一次新闻发布会上说新闻发布会上。“在以前的方法中,你可能得到5微伏或50微伏——非常非常小的信号。我们已经看到了有史以来第一个毫伏(1000微伏)信号。”

“所以现在我们可以获取与单个拇指运动相关的信号,多个自由度的拇指运动,单个手指,”她继续说道。“这为上肢假肢使用者打开了一个全新的世界。”

更好的义肢控制

不过,捕捉信号只是第一步。

接下来,乌姆大学的研究小组通过一个定制的机器学习程序输入信号,该程序将信号转换为参与者的精确动作假体的手。

“我们第一次尝试就成功了,”切斯特克说。“参与者没有学到东西。所有的学习都发生在我们的算法中。这与其他方法不同。”

“就好像你又有一只手了。它会让你找回一种正常的感觉。”

乔·汉密尔顿

在测试中,参与者能够移动每个手指假体手单独拿起积木,甚至玩“石头、布、钳子”的游戏(假肢手不能形成传统的剪刀动作,所以团队只能即兴发挥)。

“这就像你又有一只手了,”研究参与者乔·汉密尔顿在新闻发布会上说。“你几乎可以用一只真正的手做任何你能做的事情。它会让你找回一种正常的感觉。”

该团队目前正在寻找更多的试验参与者,并希望他们的技术有一天能在实验室之外应用。

切斯特克说:“距离现在还有很长一段路要走,但我们不会停止这项工作,直到我们能够完全恢复健全的手部运动。”“这是神经修复术的梦想。”

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