最近查爾姆斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE》發(fā)表一篇關(guān)于仿生人工手臂的論文《Improved control of a prosthetic limb by surgically creating electro-neuromuscular constructs with implanted electrodes》。論文介紹一種全新的仿生人工手臂，并在患者生3活得到驗(yàn)證。
新型仿生手的研制為截肢患者帶來(lái)了新的希望。據(jù)中國(guó)殘聯(lián)的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)殘疾人總數(shù)約為8500萬(wàn)人，其中200多萬(wàn)上肢截肢患者，預(yù)計(jì)每年還將新增數(shù)萬(wàn)上肢截肢患者。這些上肢截肢患者，由于失去手或者手臂不得不離開(kāi)原有工作崗位，生活自理能力大大下降，給家庭帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。除此之外，傷殘后巨大的現(xiàn)實(shí)落差讓肢殘伙伴產(chǎn)生極端負(fù)面情緒，封閉自我難以走出傷痛。
如何讓這些截肢患者恢復(fù)正常人生活一直是科學(xué)家和醫(yī)生共同努力方向。盡管之前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出很多人工手臂，但是由于這些人工手臂沒(méi)有仿生功能，并不能給予患者帶來(lái)生活質(zhì)量改善。因此如何開(kāi)發(fā)一款具有仿生功能，且患者能夠完美控制手臂以及手指運(yùn)動(dòng)的仿生人工手臂成為研究目標(biāo)。
查爾姆斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)一款仿生人工手臂，該仿生人工手臂不僅能夠讓患者控制手臂運(yùn)動(dòng)，而且還能控制手指運(yùn)動(dòng)。
仿生人工手臂
查爾姆斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)的仿生人工手臂主要是為了解決上臂截肢患者。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于上肢截肢者來(lái)說(shuō)，肘部以下截肢會(huì)留下許多小的殘余肌肉，這些肌肉可能會(huì)被用來(lái)幫助控制機(jī)器人肢體的各個(gè)方面，例如單個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)。然而，對(duì)于肘部以上截肢，可用于控制假肢的剩余肌肉的選擇較少，很難實(shí)現(xiàn)單個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)上臂截肢患者能夠控制人工手臂的手指運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在研究方向主要集中于腦機(jī)接口。例如克利夫蘭診所開(kāi)發(fā)出來(lái)一款仿生手臂，并在初步研究中得到驗(yàn)證。
但是查爾姆斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)采用另外一種全新方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。將上臂殘余的周圍神經(jīng)與仿生人工手臂的小電極相連接，由于剩余神經(jīng)的信號(hào)可能太微弱，無(wú)法被電極接收，因此需要將這些神經(jīng)重新配置到現(xiàn)有肌肉中的新目標(biāo)，以“放大”信號(hào)。小電極將放大的神經(jīng)釋放信號(hào)傳送到仿生人工手臂的“鈦棒”植入物上。同時(shí)仿生人工手臂利用AI算法來(lái)解讀神經(jīng)釋放信號(hào)，從而控制仿生人工手臂運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)患者真實(shí)想法。
為了讓患者感到更舒服以及仿生人工手臂與患者連接更牢固，研究團(tuán)隊(duì)在仿生人工手臂的植物段設(shè)計(jì)一根“鈦棒”，“鈦棒”能夠插入殘余上臂的骨骼中。這與經(jīng)典的 ‘socket’ 設(shè)計(jì)相比，提供了連接強(qiáng)度和舒適度。
查爾姆斯理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為多位上臂截肢患者植入仿生人工手臂，其中一位名叫Tony的患者已經(jīng)植入仿生人工手臂超過(guò)三年。仿生人工手臂通過(guò)AI學(xué)習(xí)算法將Tony的意圖轉(zhuǎn)化為仿生人工手臂的運(yùn)動(dòng)，使Tony能夠用他的思想移動(dòng)仿生人工手臂，并且能夠控制仿生人工手臂上手指按照Tony意圖運(yùn)動(dòng)。
查爾姆斯理工大學(xué)
查爾姆斯理工大學(xué)（英文：Chalmers University of Technology；簡(jiǎn)稱：Chalmers、CTH）位于北歐瑞典哥德堡，成立于1829年，是一所以工程和建筑的教育與研究為主旨的歐洲知名理工院校之一。
作為歐洲頂尖理工院校IDEA聯(lián)盟，也是瑞日Mirai項(xiàng)目、北歐五校聯(lián)盟、UNITECH等組織成員。Chalmers為瑞典唯一的私立理工院校，為瑞典輸送了近四成的工程師與建筑師，在瑞典公眾對(duì)瑞典大學(xué)的信任度進(jìn)行評(píng)估中，自2012年以來(lái)其連續(xù)8年獲得最高聲譽(yù)。
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