首例神經控制的小腿假肢

芝加哥復原研究所仿生醫學中心[Rehabilitation Institute of Chicago (RIC) Center for Bionic Medicine]的研究學者們正在著手開展一項仿生小腿臨床實驗，這款仿生小腿專為失去小腿的截肢患者設計，與人體整合為一體，能夠對患者自身的肌肉和神經做出反應。主要研究人員是該仿生醫學中心的列維·哈格羅夫(Levi Hargrove)博士。

目前，全球約有200百萬小腿截肢患者，隨著Ⅱ型糖尿病人的增多，這個數字還在持續上升。研究學者們希望這種仿生小腿能夠讓截肢患者擁有更多的行動自由，例如安全地爬樓梯。雖然目前也有其他團隊致力於研究機械腳踝和膝蓋，但還沒有人研製出患者自身神經信號控制的假體下肢。另外，研究小組已研發出採用同一技術的假體上肢。

該系統使用肌電圖法（electromyography ，EMG)，也就是用計算機模式識別軟件讀取肌肉產生的電信號，從而控制仿生腿。在患者大腿肌肉上附著的電極負責捕獲神經信號模式，不同的信號模式意味著不同的動作。

這項臨床實驗一共有8名志願者參與，包括四名小腿截肢患者與四名沒有截肢的對照組成員。研究學者們希望了解，是否需要植入額外的神經終端來控制仿生小腿，這個過程稱之為目標肌肉神經支配（targeted muscle innervations）。在目前的培訓階段，志願者們身上用電線連接著電極，學習如何用肌肉牽引計算機屏幕上的虛擬化身。研究學者們驚訝地發現，初期結果表明，病人能夠控制踝關節，之前研究人員們還以為這需要外科植入手術幫助實現。

臨床實驗的結果十分樂觀，通過大腿的神經信號傳導，志願者們能夠控制計算機化身的膝蓋和腳踝動作，截肢者的動作的精確度達到91%，非截肢者的動作精度達到89%。研究學者們希望，這款仿生假肢能夠通過讀取患者的神經信號模式測量實際的神經意圖，指揮機械進行動作，從而取代傳統假肢使用的機械感應器。


麻省理工《科技創業》2011/04/25 高逸飛

相關連結

• Scientists take steps to making "bionic" leg (Reuters)
• Bionic leg undergoing clinical trials (Medical Xpress)