工程师创建的仿生臂恢复了患者的自然行为

克利夫兰诊所的研究人员设计了一种新的仿生臂，能够恢复上肢截肢患者的自然行为。这种技术是首创的，研究结果发表在 Science Robotics 上。

国际研究团队将三个重要功能结合在仿生系统中：直观的运动控制、触觉和握力感觉。最后一个是手的开合感觉。

由克利夫兰诊所领导的团队还包括来自阿尔伯塔大学和新不伦瑞克大学的研究人员。

保罗·马拉斯科博士是首席研究员和克利夫兰诊所勒纳研究院生物医学工程系的副教授。

“我们修改了标准的假肢，并添加了这个复杂的仿生系统，使佩戴者能够更直观地移动他们的假肢，并同时感受到触觉和运动，”马拉斯科博士说。“这些发现是为截肢者提供完整的自然手臂功能恢复的一个重要步骤。”

仿生系统

新开发的系统是第一个同时测试假肢中三个感官和运动功能的神经机器接口。神经机器接口可以连接佩戴者的肢体神经，并使患者能够从大脑发送神经冲动到假肢。他们还可以从环境中接收物理信息，并通过神经将其发送回大脑。

人工臂具有双向反馈和控制，这使佩戴者能够像非残疾人一样执行某些任务。

马拉斯科博士领导了仿生集成实验室。

“我们最激动人心的发现是，他们做出判断、决定和计算，并像没有截肢的人一样纠正错误，”马拉斯科博士说。“有了新的仿生肢体，人们像有自然手一样行事。通常，这些大脑行为在有和没有上肢假肢的人之间非常不同。”

测试仿生臂

仿生臂在两名上肢截肢患者身上进行了测试。这些人之前已经接受了针对性感觉和运动重新接入，这将截肢神经重新接到剩余的皮肤和肌肉上，以建立神经机器接口。

研究人员现在必须扩大他们的工作，因为研究规模太小。

参与者佩戴了先进的假肢，并执行了反映基本行为的任务，或者需要手臂功能的任务。研究人员然后使用先进的评估工具评估了他们的表现，并发现参与者的大脑和行为策略发生了变化。他们现在与没有截肢的人一样。

参与者能够在不看假肢的情况下执行行为，并更有效地纠正错误。

“在过去的十年或二十年里，假肢的进步帮助佩戴者更好地实现功能并自行管理日常生活，”马拉斯科博士说。“现在，第一次，上肢截肢的人能够像健全人一样‘思考’，这为假肢佩戴者提供了新的无缝重新融入日常生活的机会。”