大脑控制、真实触觉，“科幻”假肢已经变成现实

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本文来源于:学术标题(ID: scitoutiao)，原标题“大脑控制，触摸，自由运动，最“真实”的假体使三位患者正常生活于回归”，标题图片:东方ic。

最近，一家顶级医学杂志nejm发表了一项研究，报道称三名瑞典截肢患者通过佩戴可以感受触摸和被大脑控制的义肢，已经正常生活了七年。研究人员说，这几乎是世界上最“真实”的假肢，它允许病人通过大脑自由控制和感受触摸。

世界上有100多万人失去肢体。肢体丧失不仅是身体上的损失，也是对患者的巨大心理伤害。根据研究，约30%的肢体缺失患者患有抑郁症、焦虑症或两者兼有。

为了最大限度地减少肢体缺失患者对其生活的影响，许多国家的研究小组开展了许多相关研究。例如，《细胞》杂志最近发表了一篇关于使用脑机接口成功恢复病人触觉和运动的文章。

最近，《新英格兰医学杂志》(nejm)报道了三名瑞典截肢患者，他们使用了能够感受触觉和被大脑控制的手臂假体，并使用这种技术生活了几年。

研究论文的作者、查尔莫斯理工大学生物力学和神经康复实验室的负责人马克斯·奥尔蒂斯·卡特兰说:“我们的研究表明，与传统的假手相比，附着在骨头上并由植入神经和肌肉的电极控制的假手可以更精确地操作。”通过整合患者使用的触觉反馈，我们进一步改进了假肢的使用。随着时间的推移，患者识别感觉强度细微变化的能力也有所提高。”

世界上最天然的假肢

Nejm的研究是由查尔莫斯理工大学、瑞典哥德堡的萨尔·格伦斯大学医院、哥德堡大学和integrum ab联合进行的。奥地利维也纳医科大学和美国麻省理工学院的研究人员也参与其中。

他们将一个大脑控制的假体植入病人体内长达七年。自从接受义肢后，病人每天都在所有的专业和个人活动中使用它们。在过去的几年里，他们还为假肢增加了一项新的功能，即假手的触觉。

这些新的人工假体被称为神经肌肉骨骼假体，因为它们与使用者的神经、肌肉和骨骼相连。

手臂假体植入系统被称为e-opra，它是基于integrum ab创建的opra植入系统。植入系统通过一种称为“骨整合”的过程将假体固定在截肢的骨头上，并将电极植入截肢的肌肉和神经中。e-opra系统在假体和大脑之间双向发送信号，就像生物手臂一样。

假肢由脑神经控制，而电子肌肉和神经信号通过手臂残端发送，并被电极捕获。该控制系统足够小以适合假肢内部，并使用复杂的人工智能算法来处理信号，从而产生用于假手运动的控制信号。

触觉来自人造拇指中的力传感器。来自传感器的信号被假体中的控制系统转换成电信号，然后这些电信号被发送以刺激手臂残端的神经。神经通向大脑，然后大脑感知手的压力。

神经肌肉骨骼假体的新概念是独一无二的，因为它有几种不同的功能，这在世界上任何其他假体技术中都没有反映出来:

它与人类的神经、肌肉和骨骼直接相关。

它由大脑控制，并传达用户认为是由于缺少手而导致的感觉。

它是独立的，所有必要的电子设备都包含在假体中，因此患者不需要携带其他设备或电池。

该技术长期安全稳定，在患者日常活动中持续使用。它不受研究者的监督，也不受狭窄或受控环境的限制。

同时，神经肌肉骨骼植入物可以连接到任何市场上可买到的手臂假体上，从而可以更有效地操作。

最先进的假肢将使更多的病人受益

失去胳膊或腿的病人经常会产生幻觉，好像身体缺失的部分仍然存在，尽管它实际上并不存在。

新的神经肌肉骨骼假体可以使患者通过假拇指中的力传感器感受到假手的真实触摸，并且患者可以感受到何时触摸物体、物体的特征以及按压物体的力度，这对于模拟生物手非常重要。

max ortiz catalan说:“只有当病人和假体之间的连接长期安全可靠时，才能给病人带来真正的好处。这项研究最重要的贡献是证明这种新型假体可以在临床上替代失去的手臂。我们的研究是多年工作的结果。现在，我们终于可以展示第一个仿生手臂假体，它可以通过植入的电极进行可靠控制，同时在日常生活中向用户传达情感。”

max ortiz catalan继续说道:“目前，传感器并不是恢复感觉的障碍。我们面临的挑战是创建一个神经接口，将大量手动收集的信息无缝传输到神经系统，从而让用户能够自然轻松地体验感觉。”

每天使用新假肢的三名参与者(参与者1:ab；参与者2:CDE；参与者3:fghi)

目前的研究是针对肘部以上截肢者的，这项技术即将完成，同时研究小组正在与肘部以下截肢者新系统平行工作。该团队还致力于使该系统适用于假肢。

max ortiz catalan说:“目前，瑞典的患者正在参与这种新型假肢修复技术的临床验证。我们预计该系统将在几年内用于瑞典以外的地方，我们在类似的假腿技术方面也取得了长足的进步。我们计划在今年晚些时候将它植入第一个病人体内。”

研究团队的最终目标是与integrum ab合作，开发一种适用于尽可能多的人的广泛可用的产品。除了在假肢中的应用，人和机器之间的永久界面为科学研究提供了研究人体肌肉和神经系统工作模式的新机会。

参考:
eurekalert/multimedia/emb/230165 . PHP
nejm/doi/full/10.1056/nejmoa 1917537？查询=特色_主页

来源：索菲亚回声报中文网