智能假肢幫您實(shí)現(xiàn)失而復(fù)得的夢(mèng)想?
發(fā)表時(shí)間:2016-11-24
發(fā)生重大變故,失去自己本有的身體,假肢讓你重拾健全的信心。在共同開(kāi)發(fā)了試驗(yàn)性假肢系統(tǒng),可以讓自己重新獲得失去的感覺(jué)。對(duì)于發(fā)生過(guò)重大事故失去身體一部分的人,在使用我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的肌電假肢,而真正控制他“右手”的是右臂上肌肉的伸縮。從傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō),普通假肢對(duì)截肢患者的裝飾意義大于實(shí)用意義,在這項(xiàng)測(cè)試中,用傳統(tǒng)假肢拿取的櫻桃確實(shí)非常容易被擠爆。
眾所周知,現(xiàn)在市售的假肢戴上后只能完成一些不需要精確度的工作,如支撐身體平衡。如果為假肢加入觸覺(jué)系統(tǒng),截肢患者在控制肢體方面的自信就會(huì)大大增強(qiáng),利用假肢,他們就能完車(chē)生活中一些較為簡(jiǎn)單的任務(wù)。希望假肢能在人際交往間發(fā)揮更大的作用。觸覺(jué)在建立人與人之間感情方面有很大的作用,少了這一能力,人們會(huì)感覺(jué)很失落。當(dāng)我們?cè)儐?wèn)許多截肢患者時(shí),他們均表示希望能用假肢握住自己愛(ài)人的手、感受到對(duì)方手心的溫度。未來(lái),我們的技術(shù)將幫他們完成這一夢(mèng)想。
假肢在解決人類(lèi)與機(jī)械的融合問(wèn)題上,我已經(jīng)努力了幾十年。在生物醫(yī)學(xué)工程和神經(jīng)工程方面的豐富經(jīng)驗(yàn)也讓我一直在思考一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題:怎樣才能讓電子電路與神經(jīng)系統(tǒng)無(wú)障礙交流呢?如果我們找到了解決辦法,又如何將這些感覺(jué)信號(hào)傳輸給截肢患者呢?此外,除了解放截肢患者,這項(xiàng)技術(shù)還能在哪些方面提高普通人的生活質(zhì)量呢?
在過(guò)去的幾十年中,在該領(lǐng)域有了非常大的突破,包括能植入人類(lèi)大腦和身體的硬件,與能理解和模擬自然神經(jīng)編碼。在這些編碼里,神經(jīng)系統(tǒng)中的電子脈沖可以在腦細(xì)胞和遍布全身的神經(jīng)元中傳遞信息。這些信號(hào)成了身體的驅(qū)動(dòng)器,它們產(chǎn)生的反饋就變成了截肢患者的感覺(jué)。此外,信號(hào)還可以控制肢體的位置和肌肉力量等。
將電荷植入肌肉或神經(jīng)附近后,我們就可以通過(guò)發(fā)送信號(hào)控制電荷來(lái)指揮肌肉收縮了。近,我們則在關(guān)注如何理解并修復(fù)患者的敏感度系統(tǒng)。在假肢觸覺(jué)感知接口方面,我們主要致力于連接斷肢和大腦。不過(guò)其過(guò)程非常之艱難,因?yàn)樵诖碳し矫嫖覀円η缶_,而且還不能損壞或改變相關(guān)神經(jīng)。要想完全成功,恐怕還需一段時(shí)日。
要打造植入界面就稍微簡(jiǎn)單些,因?yàn)槲覀兊目蛇x方式很多。對(duì)人體傷害小的就是將電荷植入神經(jīng)附近的肌肉。該方法在醫(yī)學(xué)界已經(jīng)開(kāi)始了廣泛使用,假肢對(duì)脊椎損傷、中風(fēng)和其他形式的神經(jīng)損傷都有一定的療效。此種方法下,人體對(duì)電荷的排異反應(yīng)小,而且電荷的更換也非常簡(jiǎn)單。不過(guò)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)它需要的電量稍大,有時(shí)刺激效果不好。
除了將電荷植入肌肉,我們還可以將其放入神經(jīng)和目標(biāo)軸突附近,而這里是神經(jīng)元處理電子脈沖的核心區(qū)域,這就意味著完成刺激任務(wù)需要的電量很小,可以有選擇性的刺激某些軸突。不過(guò)假肢也有副作用,那就是身體會(huì)對(duì)電荷產(chǎn)生較強(qiáng)的排異反應(yīng),有時(shí)會(huì)直接將它們排出神經(jīng)外。