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连续神经控制仿生肢体技术助力恢复行走
2024年07月03日 13:19:13
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：6174
美国麻省理工学院的Hugh Herr和合作者研究了一个神经义肢接口，能让仿生腿对人体神经系统产生完全响应。该接口由手术构建的成对的主动肌-拮抗肌组成，这些肌肉能恢复自然本体感觉感知四肢位置和运动的能力，在临床试验中让14名膝下截肢人士改善了行走控制。
【化工仪器网 行业百态】神经义肢技术，即neuroprosthetics，是一种利用电子装置来替代或恢复受损神经系统或感觉器官功能的先进科技。它通过将电子设备与人体神经系统相连，使截肢者能够重新获得对肢体的控制感，甚至恢复接近自然的运动能力。这一领域的发展，不仅是对医学技术的挑战，更是对人类潜能的深刻探索。
美国麻省理工学院的Hugh Herr和合作者研究了一个神经义肢接口，能让仿生腿对人体神经系统产生完全响应。该接口由手术构建的成对的主动肌-拮抗肌组成，这些肌肉能恢复自然本体感觉感知四肢位置和运动的能力，在临床试验中让14名膝下截肢人士改善了行走控制。
Herr教授及其团队开发的这种连续神经控制仿生腿，其核心在于一种创新的神经义肢接口。这一接口通过手术将截肢者残肢内的主动肌与拮抗肌重新连接，并通过感知电极检测这些肌肉产生的电信号。这些信号随后被传输至仿生腿，驱动其进行运动。与传统依赖预设算法控制的仿生腿不同，这种仿生腿完全由人类神经系统驱动，实现了真正的“想即动”。
通过精细的手术操作，研究团队成功地将截肢者的残余肌肉与神经重新连接，为仿生腿提供了精准的控制信号。先进的感知电极和信号处理技术使得这些信号能够被准确捕捉并转化为仿生腿的运动指令。同时，仿生腿本身采用了轻质材料和高性能电机，确保了其轻便性和高效性。
试验共有14名单侧膝下截肢的受试者，其中7人有神经义肢接口。与没有神经义肢接口的膝下截肢人士的行走速度相比，这些受试者的行走速度提升了41%，甚至能与未截肢的健全人相媲美。此外，他们在平衡能力、改变速度、爬楼梯和跨越障碍等方面也表现出色。
随着神经义肢技术的不断发展，我们有理由相信，截肢者将能够拥有更加接近自然的肢体运动能力。而随着脑机接口(BCI)和神经织网(Neural Lace)等前沿技术的不断突破，人类智能与人工智能的融合将更加深入，为我们的生活带来更多可能。
相关研究成果Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation于近日发表于《自然—医学》(Nature Medicine)。
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