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新型感知腿可以再次改善截肢者的健康

2019年10月09日 文章来源:网络整理 热度:130℃ 作者:刘英

在行走时,腿部完整的人在移动膝盖或双脚接触地面时会感觉到。神经系统不断利用这种感觉反馈来精确控制肌肉。然而,使用腿假肢的人并不确切地知道假肢的位置,移动方式或者站立的地形类型。

新型感知腿可以再次改善截肢者的健康

他们走路时经常不能完全信任他们的专业论文,导致他们经常依赖完整的腿,这反过来又会减少他们的活动能力并导致他们快速疲劳。例如,在鹅卵石或沙子上进行简单的步行,对于使用假肢的人来说可能会非常耗费精力。此外,截肢患者可能会出现幻肢痛,这是现有药物通常无法治疗的情况。Savo Panic,遇到这种现象,

由苏黎世联邦理工学院和洛桑创业公司Sen-sArs领导的国际研究团队现已开发出一种接口,用于连接腿部假肢和用户大腿上的残余神经,从而提供感官反馈。在与贝尔格莱德大学合作进行的一项研究中,科学家们测试了这个神经反馈系统,他们有两名志愿者,他们有膝盖以上的腿部截肢并且使用了一个腿部假肢(其中一个是恐慌)。

正如研究人员在最新一期“自然医学”杂志上所报道的那样,该解决方案以各种方式使截肢者受益。“这项概念验证研究表明,使用神经植入物修复感觉反馈的假体对于截肢者的健康是多么有益,”机器人与智能系统研究所教授Stanisa Raspopovic说。在苏黎世联邦理工学院

将人工信号转换为自然信号

为了向神经系统提供感觉信息,科学家们开始使用市售的高科技假肢:他们将触觉传感器连接到假足的足底,并收集假肢电子膝关节提供的膝关节运动数据。

在实验持续的三个月里,外科医生在每个志愿者的大腿上放置了微小的电极,并将它们连接到残留的腿部神经上。“手术的目的是在神经内部的正确位置引入电极,以恢复逼真的感觉反馈,并使电极稳定,”Marko Bumbasirevic教授和骨科显微医师说。贝尔格莱德塞尔维亚临床中心,负责电极植入的临床医生。电极由弗莱堡大学的科学家开发,专业论文来自假肢公司奥索;两人都积极参与该项目。

研究小组开发了算法,将来自触觉和运动传感器的信息转换为电流脉冲 - 神经系统的语言 - 传递给残余神经。然后自然完成其余的事情:来自残余神经的信号被传递到人的大脑,因此能够感知假体并帮助用户相应地调整他们的步态。最后连接机器和机身。

步行时减少工作量

作为研究的一部分,志愿者接受了一系列测试 - 有和没有神经反馈的交替试验。结果清楚地表明了反馈的有利之处:神经反馈的行走对身体要求的要求要低得多,正如行走时志愿者的氧气消耗显着减少所示。

同样在精神上,神经反馈的移动不那么费力,因为研究人员在试验期间进行了大脑活动测量。志愿者不必非常专注于他们的步态,这意味着他们能够将更多的注意力投入到其他任务上。

在一次艰难的测试中,志愿者不得不走过沙子,反馈再次让他们走得更快。在调查中,志愿者表示神经反馈大大提高了他们对假体的信心。

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