近日，科控制頂級醫(yī)學期刊 NEJM 發(fā)表了一項研究，幻電報道了三位手臂截肢的影里瑞典患者，通過佩戴可以體驗觸摸感，才有觸覺同時受精神控制的假大腦手臂假肢，已正常生活了 7 年之久。肢已直接真實研究人員表示，現(xiàn)實這幾乎是反饋世界上最“真實”的假肢，可以讓患者通過大腦自由控制，科控制并能感受到觸覺。幻電

全球有超過一百萬的影里人肢體缺失（Limb Loss），肢體殘缺不僅僅是才有觸覺身體上的損失，同時會對患者的假大腦心理造成極大的損傷，根據(jù)研究，肢已直接真實大約 30％ 的現(xiàn)實肢體缺失患者患有抑郁癥、焦慮癥或兩者兼有。

為了盡可能降低肢體缺失患者對生活的影響，多國的研究小組開展了許多相關(guān)的研究，比如不久前 Cell 雜志曾刊發(fā)文章講述使用腦機接口成功恢復患者觸覺和運動。

近日，《新英格蘭醫(yī)學雜志（NEJM）》報告了三位手臂截肢的瑞典患者，他們使用可以體驗觸摸感同時受精神控制的手臂假肢，并利用這項技術(shù)生活了數(shù)年。

研究論文作者、查爾默斯理工大學生物機電和神經(jīng)康復實驗室負責人 Max Ortiz Catalan 表示：“我們的研究表明，與傳統(tǒng)的假手相比，附著在骨骼上并由植入神經(jīng)和肌肉中的電極控制的假手可以更精確地操作。我們通過整合患者使用的觸覺反饋，進一步改善了假肢的使用。并且隨著時間的推移，患者辨別感覺強度細微變化的能力有所提高。”

世界上最自然的假肢

NEJM 的這項研究由查爾默斯理工大學以及瑞典哥德堡的薩爾格倫斯卡大學醫(yī)院、哥德堡大學和 Integrum AB 合作進行。奧地利維也納醫(yī)科大學和美國麻省理工學院的研究人員也參與其中。

他們在患者體內(nèi)植入了一種受大腦控制的假體長達七年之久。自從接受了他們的假體，患者每天都在所有專業(yè)和個人活動中使用它們。在過去的幾年里，他們還為假肢添加了一個新的功能，即假手的觸感。

這種全新的人造假肢，被稱為神經(jīng)肌肉骨骼假體，因為它們連接到使用者的神經(jīng)、肌肉和骨骼。

用于手臂假肢的植入系統(tǒng)稱為 e-OPRA，它基于 Integrum AB 創(chuàng)建的 OPRA 植入系統(tǒng)。植入系統(tǒng)通過稱為“骨整合”的過程，將假體固定在截肢肢體殘端的骨骼上，并將電極植入截肢殘肢內(nèi)部的肌肉和神經(jīng)中，e-OPRA 系統(tǒng)就像在生物手臂中一樣，在假體和大腦之間的兩個方向發(fā)送信號。

假肢由腦神經(jīng)控制，而電子肌肉和神經(jīng)信號則通過手臂殘端發(fā)送并被電極捕獲。該控制系統(tǒng)足夠小以適合假肢內(nèi)部，并使用復雜的人工智能算法處理信號，從而產(chǎn)生用于假手運動的控制信號。

觸摸感覺則來自于人工拇指中的力傳感器。來自傳感器的信號由假體中的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號，然后發(fā)送這些電信號以刺激手臂殘端的神經(jīng)。神經(jīng)通向大腦，然后大腦感知到手部的壓力。

神經(jīng)肌肉骨骼假體的新概念是獨特的，因為它具有幾種不同的功能，而這些功能在世界上任何其他假體技術(shù)中都還沒有體現(xiàn)出來：

它與人的神經(jīng)、肌肉和骨骼有直接的聯(lián)系。

它是受精神控制的，并傳遞出用戶認為是由于缺少手而引起的感覺。

它是獨立的，所需的所有電子設(shè)備都包含在假體中，因此患者無需攜帶其他設(shè)備或電池。

該技術(shù)長期安全穩(wěn)定，在患者的日常活動中得到不間斷使用，并且沒有受到研究人員的監(jiān)督，不受限于狹窄或受控的環(huán)境。

同時，神經(jīng)肌肉骨骼植入物可以連接到任何市售的手臂假體，從而使其更有效地操作。

最先進的假肢，將造福更多患者

失去胳膊或腿的患者經(jīng)常會產(chǎn)生幻覺，好像身體的缺失部分仍然存在，盡管實際上并不存在。

而該新型神經(jīng)肌肉骨骼假體，可以通過假肢拇指中的力傳感器，使患者感覺到來自假肢手的真實觸感，患者可以感覺到何時觸摸物體、物體的特性以及按壓物體的力度，這對于模仿生物手至關(guān)重要。

Max Ortiz Catalan 表示，“只有在患者和假體之間的連接長期安全可靠的情況下才能為患者帶來真正的好處，這項研究的最重要貢獻就是證明了這種新型假體在臨床上可以替代失去的手臂。我們的研究是多年工作的結(jié)果，現(xiàn)在我們終于可以展示第一款通過植入電極可靠控制的仿生手臂假體，同時在日常生活中還可以向用戶傳達感覺。”

Max Ortiz Catalan 繼續(xù)說道：“目前，傳感器并不是恢復感覺的障礙，挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一種神經(jīng)接口，該接口可以無縫地將大量人工收集的信息傳輸?shù)缴窠?jīng)系統(tǒng)，從而使用戶能夠自然而輕松地體驗到感覺。”

日常使用新型假肢的三位參與者（參與者 1:AB; 參與者 2:CDE;參與者 3:FGHI）

當前的研究針對的是肘部以上截肢的患者，這項技術(shù)已接近完成，而研究團隊正在進行肘部以下截肢患者的新系統(tǒng)并行工作。該小組還致力于使該系統(tǒng)適用于腿部假肢。

Max Ortiz Catalan 表示：“目前，瑞典的患者正在參與這項新的假肢手臂修復技術(shù)的臨床驗證。我們預計該系統(tǒng)將在幾年之內(nèi)在瑞典以外的地區(qū)使用，而且我們在腿部假體的類似技術(shù)方面也取得了相當大的進展，我們計劃在今年晚些時候?qū)⑵渲踩氲谝晃换颊摺！?/p>

研究團隊的最終目標是與 Integrum AB 合作，開發(fā)一種適用于盡可能多的人的廣泛可用的產(chǎn)品。除了在假肢中的應用外，人與機器之間的永久接口為科學研究提供了新的機會，以研究人體肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)的工作方式。

撰文：學術(shù)頭條（微信訂閱號：SciTouTiao）