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发布日期：2024-07-27 作者：华体会
一项近日颁发在《天然-医学》的研究，报导了一种可以完全由年夜脑和脊髓节制的机械腿，利用这类仿生肢体的受试者比利用尺度机械腿的受试者行走速度快41%。另外，前者改变速度、爬楼梯和跨过障碍的能力更强，也更容易连结均衡。
这类仿生肢体利用了计较机接口，可以放年夜残剩腿部肌肉的神经旌旗灯号，使佩带者经由过程思惟和天然反映节制假肢移动。论文合著者、美国麻省理工学院生物物理学家HughHerr指出，这是首小我脑而非计较机算法100%节制仿生假肢的完全神经调理天然步态模式研究。
“虽然肢体是由钛和有机硅塑料和各类电机部件制成的，但它移动很天然，你乃至都意识不到它动了。”Herr说，他未来会斟酌利用这类仿生肢体。
Herr曾是“攀岩天才”，但不幸的是，1982年他在美国新罕布什尔州华盛顿山上攀冰时遭受狂风雪，失慎摔入冰窟，被严重冻伤，后来双腿伤势严重不能不截肢。自那以后，假肢成了支持他活动的不成或缺的存在，同样成了他的研究对象。
现有的年夜大都仿生假肢都依靠预设算法来驱动活动，而且可以在各类步行前提下主动在预界说模式间进行切换。固然这类进步前辈的模子帮忙截肢者更流利地行走、跑步和爬楼梯，但节制腿部活动的还是机械而不是用户自己，并且这类假肢佩带后依然感受不像身体的一部门。
为了改变这类环境，Herr和同事开辟了一个接口，经由过程截肢后保存的神经和肌肉的旌旗灯号来节制机械肢体活动。
他们招募了14名膝盖以下截肢的受试者，并将其等分成两组，此中一组为接管常规截肢手术、佩带通俗假肢的对比组。而另外一组为尝试组，受试者在佩带Herr等人开辟的仿生假肢前，接管了一种被称为冲动剂-拮抗剂肌神经接触术（AMI）的截肢手术。
AMI旨在重建天然的肌肉活动，是Herr和团队引觉得傲的研究功效之一。它经由过程华体会体育app将腿部残剩的两个相对的肌肉肌腱毗连起来，使一块肌肉缩短或拉伸时，另外一块肌肉能呈现一样的拉伸反映，以帮忙患者减轻幻肢痛、连结肌肉量，还能使仿生肢体佩带起来更舒适。
仿生腿自己包罗一个嵌入传感器的假肢脚踝和毗连到皮肤概况的电极，以捕获截肢部位肌肉发生的电旌旗灯号，并将其发送到小型计较机进行解码。仿生腿重2.75千克，与正常人体下肢的平均重量附近。
受试者每人利用仿生腿操练6小时。随后最先测试，研究人员将尝试组在各类使命中的表示与对比组进行了比力，发现AMI使肌肉旌旗灯号的速度增添到平均每秒10.5次脉冲，对比组为平均每秒0.7次脉冲。而生物完全肌肉中的肌肉旌旗灯号约为每秒60次脉冲。虽然旌旗灯号脉冲速度远未达正常程度，尝试组受试者可以或许完全节制假肢，行走速度比对比组快41%，而当他们在在地面平展的10米长走廊熟行走时，峰值速度和未截肢的人没有太年夜不同。
另外，研究人员还测试了受试者在各类环境下的活动能力，包罗在5度斜面上行走、爬楼梯和跨过障碍物。在所有情境下，尝试组都比对比组更快、更均衡。
这项手艺为想要重获天然行走体验的截肢患者带来了但愿。Herr说，他和团队正在寻觅用植入小磁球代替概况电极的方式。由于这类磁球可以更正确地跟踪肌肉活动。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41591-024-02994-9
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