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发布时间:2022/09/22点击量:

世界杯买球平台研究人员开发出可恢复上肢截肢者自然行为的仿生手臂

一种集触觉、运动学和上肢运动于一体的仿生神经机器人假肢

根据发表在《科学机器人》杂志上的新发现,克利夫兰诊所的研究人员为上肢截肢者设计了一种首创的仿生手臂,使佩戴者能够像没有身体的人一样思考、行为和运作截肢。

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由克利夫兰诊所领导的国际研究团队开发的仿生系统结合了三个重要功能——

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世界杯买球平台直观的运动控制,

触摸和抓握的运动感觉,

神经控制手张开和握紧拳头的直观感觉。

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“我们使用这种复杂的仿生系统修改了标准护理假肢,让佩戴者能够更直观地移动假肢并体验触觉和运动感觉,”首席研究员 Paul Marasco 博士说。克利夫兰诊所勒纳研究所生物医学工程系教授。 “这些发现是为截肢者提供完全恢复自然手臂功能的重要一步。”

该系统是第一个在假肢上的神经机器接口中同时测试所有三种感觉和运动功能的系统。神经机器接口连接到佩戴者四肢的神经。它可以让患者在需要使用或移动假肢时将大脑中的神经冲动发送到假肢机械人手臂,并从环境中接收物理信息并通过神经将其传递回大脑。

研究人员在两名上肢截肢的研究参与者身上测试了他们的新仿生肢体,这些参与者之前接受了有针对性的感觉和运动神经再生——通过将截肢的神经重定向到剩余的皮肤和肌肉来构建神经机器接口。

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在有针对性的感觉神经支配中,用小型机器人触摸皮肤会激活感觉受体,使患者能够感知触摸。在有针对性的运动神经再生中,当患者考虑移动他们的四肢时,重新神经支配的肌肉与计算机化的假肢交流以以相同的方式移动。此外,小型而强大的机器人会振动这些肌肉中的动觉感受器,帮助假肢佩戴者感受他们的手和手臂的移动。

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具有抓握运动和触觉的仿生假肢。

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在佩戴高级假肢时,参与者执行的任务反映了需要手部和手臂功能的基本日常行为。使用他们新开发的高级评估工具,研究人员评估了仿生肢体与使用传统假肢装置的非残疾人和截肢者相比的表现。他们还比较了同时启用三种感觉和运动模式与单独启用高级假肢的人的表现。

根据 Marasco 博士的说法,由于使用传统假肢的人无法用四肢进行感觉,因此他们在日常生活中执行的任务与没有截肢的人不同。例如机械人手臂,传统的假肢佩戴者在使用假肢的过程中必须不断地观察假肢,并且在使用过多或过少的手时难以学会纠正错误。

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克利夫兰诊所的一名参与者,其先进的假肢可以感受到抓握运动的感觉,用指尖触摸机械人手臂,用意念直观地控制它。她在手臂和身体上佩戴了反光标记,帮助计算机以 3D 方式看到她的动作。她的眼镜可以让计算机准确地看到她的眼睛在她周围的空间中看到的东西。

借助新的人工手臂和先进的评估工具,研究人员可以看到研究参与者的大脑和行为策略的变化机械人手臂,以匹配那些没有截肢的人。他们不再需要看他们的假肢,他们不用看就能找到东西,他们可以更有效地纠正错误。

“在过去的一两年里,假肢技术的进步帮助佩戴者更好地发挥功能并自行管理日常生活机械人手臂,”Marasco 博士说。 “上肢截肢者现在第一次能够像健全人一样‘思考’,这将为假肢佩戴者提供一个新的水平,让他们无缝地重新融入日常生活。”

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克利夫兰诊所的研究人员采用了一种仿生手臂系统,该系统通过她的神经机器接口为研究参与者提供握持运动的感觉。

世界杯买球平台除了这项研究之外,国际团队开发的用于评估仿生系统的与大脑行为和功能相关的新结果测量方法可应用于任何涉及感觉和运动的上肢假肢或缺陷。