《電子技術(shù)應(yīng)用》
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骨神經(jīng)肌肉植入物手術(shù)成功 患者能夠靈活控制假體

2019-02-26
關(guān)鍵詞: 電極 醫(yī)療電子

  據(jù)2月5日?qǐng)?bào)道,一名瑞典女性已經(jīng)成為骨神經(jīng)肌肉植入物的第一個(gè)受體,此前她曾遭遇過(guò)手部截肢,如今她用此植入物來(lái)控制靈巧的手部假肢。醫(yī)生以手術(shù)的方式將鈦植入物放置在兩個(gè)前臂骨骼(橈骨和尺骨)中,使電極擴(kuò)展到神經(jīng)和肌肉中,從而提取信號(hào),控制機(jī)器人手,并提供觸覺(jué)感覺(jué)。這項(xiàng)手術(shù)使機(jī)器人手成為現(xiàn)實(shí)生活中第一個(gè)臨床可行、靈巧且有感覺(jué)的假手。這一重大突破是歐洲 DeTOP 項(xiàng)目的一部分。

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  瑞典的 Integrum AB 公司(該公司的 Max Ortiz Catalan 博士主導(dǎo)了新的種植體技術(shù))和查爾姆斯理工大學(xué)首次使用骨整合的骨錨肢假肢。由 Rickard Br?nemark 教授和 Paolo Sassu 博士領(lǐng)導(dǎo)的開(kāi)創(chuàng)性手術(shù)在哥德堡大學(xué)藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、齒科與健康護(hù)理學(xué)院舉行,該手術(shù)是歐盟委員會(huì)的一個(gè)名為 DeTOP(GA#687905)的大型項(xiàng)目(隸屬于“地平線 2020”)的一部分。

  圣安娜高級(jí)學(xué)院的 ChrisTIan Cipriani 教授主持 DeTOP 項(xiàng)目,參與該項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)還包括 Prensilia、哥德堡大學(xué)、隆德大學(xué)、埃塞克斯大學(xué)、瑞士電子和微技術(shù)中心、INAIL ProstheTIc Center、Università CampaTIon Bio -Medico di Roma 和 InsTItuto Ortopedico Rizzoli。

  傳統(tǒng)上,醫(yī)生在患者皮膚上放置電極,通過(guò)電極從殘肢肌肉中提取控制信號(hào)來(lái)控制假手。然而這些表面電極提供的信號(hào)有限,有時(shí)候甚至并不準(zhǔn)確,只能控制幾個(gè)大的運(yùn)動(dòng)(如張開(kāi)手,握拳等),而在手臂的殘余肌肉中植入電極,可以獲得更豐富、更可靠的信息。醫(yī)生首次在一名患者的手臂中植入了 16 個(gè)電極,以便對(duì) Scuola Superiore Sant‘Anna 和 Prensilia 在意大利開(kāi)發(fā)的新型假手進(jìn)行更靈巧的控制。

  目前的假手提供的感覺(jué)反饋很有限。由于它們不提供觸覺(jué)和動(dòng)覺(jué)感覺(jué),因此用戶(hù)只能依賴(lài)視力來(lái)操控假肢,無(wú)法判斷對(duì)象被抓取的強(qiáng)度,甚至是接觸方式。研究人員將電極植入到與缺失的手的生物傳感器連接的神經(jīng)中,可以用電流刺激這些神經(jīng),這與生物手傳達(dá)信息的方式相似。這使患者能夠感知到源自新假手的感覺(jué),因?yàn)槠渑鋫溆序?qū)動(dòng)神經(jīng)刺激以傳遞這種感覺(jué)的傳感器。

  這是日常生活中第一種可實(shí)際使用的技術(shù),不僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室,因此它是這項(xiàng)工作的最重要的一個(gè)方面。瑞典的兩大集團(tuán),Integrum AB 和 Chalmers University of Technology 的研究人員已經(jīng)證明,在日常生活中,使用類(lèi)似技術(shù)可以使上肘截肢者控制有感覺(jué)的假肢。這項(xiàng)技術(shù)在下肘截肢者中是不太可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)橄轮庵杏袃蓚€(gè)較小的骨骼,而不是像上臂那樣的一個(gè)較大的骨骼,因而這對(duì)植入系統(tǒng)的發(fā)展提出了諸多挑戰(zhàn)。另一方面,它也提供了實(shí)現(xiàn)對(duì)人工假肢的更靈巧控制的機(jī)會(huì),因?yàn)橛懈嗟募∪饪捎糜谠谥獠拷刂g(shù)中提取神經(jīng)命令。

  截肢后,患者如果不使用(佩戴)假肢,其骨骼功能就會(huì)減弱?,F(xiàn)在,這名患者正在遵循康復(fù)計(jì)劃以恢復(fù)前臂骨骼的力量,以便能夠完全佩戴假手。與此同時(shí),她也在重新學(xué)習(xí)如何使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)控制假手。幾周后,她將使用一只日常生活中具有越來(lái)越多功能和感覺(jué)的假手。未來(lái)幾個(gè)月,意大利和瑞典將再增加兩名患者植入新一代假手。

  Ortiz Catalan 博士是查爾姆斯理工大學(xué)的教授和生物機(jī)電一體化及神經(jīng)康復(fù)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人。他最初的研究領(lǐng)域是肘關(guān)節(jié)截肢術(shù),10 年前,他開(kāi)始領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究。他表示:“在過(guò)去十年里,媒體已經(jīng)報(bào)道了幾種先進(jìn)的假肢技術(shù),但不幸的是,它們?nèi)匀煌A粼诟拍铍A段,只能在特定環(huán)境中短時(shí)間使用。新一代假手在技術(shù)上的突破在于,它使患者能夠使用植入的神經(jīng)肌肉界面來(lái)控制假體,同時(shí)在日常生活中感知到對(duì)其重要的感覺(jué)?!?/p>


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