仿生腿帮助截肢者自然行走——研究

　　

　　

　　仿生腿使腿部以下截肢的人可以更自然地走路，以正常的速度上下台阶。

　　最先进的假肢可以帮助截肢者实现自然的行走步态，并依靠机器人传感器和控制器使用算法移动肢体。

　　在这项研究中，研究人员已经证明，使用完全由人体自身神经系统驱动的假肢，可以实现自然的行走步态。

　　没有人能够证明这种程度的大脑控制能够产生自然的步态，人类的神经系统控制着运动，而不是机器人的控制算法

　　休·赫尔教授，麻省理工学院

　　在截肢过程中，外科医生将截肢腿上的肌肉连接在一起，这样当一个人移动他们的幻肢时，自然肌肉对就会移动，病人就能真正感觉到他们的幻肢及其全范围的运动。

　　研究人员让这些病人在每块肌肉旁放置电极，测量肌肉的电脉冲。然后，控制系统将这些信号解释为机器人假肢的控制。

　　美国麻省理工学院(MIT)的休·赫尔说:“以前没有研究能够证明这种程度的大脑控制能够产生一种自然的步态，而人类的神经系统控制着这种步态的运动。”

　　在一项对7名接受了这种手术的膝盖以下截肢者的研究中，研究人员发现，与传统截肢者相比，他们能够走得更快，避开障碍物，更自然地爬楼梯。

　　Herr教授是媒体艺术和科学教授，麻省理工学院K丽莎杨仿生学中心的联合主任，麻省理工学院麦戈文大脑研究所的副成员，也是这项新研究的高级作者，他说:“没有人能够证明这种程度的大脑控制产生了自然的步态，人类的神经系统控制着运动，而不是机器人控制算法。”

　　根据发表在《自然医学》杂志上的这项研究，患者在手术后也经历了更少的疼痛和更少的肌肉萎缩，这被称为激动剂-拮抗剂肌神经界面(AMI)。

　　到目前为止，全世界大约有60名患者接受了这种手术，这种手术也可以用于手臂截肢的人。

　　布里格姆妇女医院(Brigham and Women 's Hospital)的外科医生、哈佛医学院(Harvard Medical School)副教授马修·卡蒂(Matthew Carty)说:“这项工作代表了我们在展示恢复严重肢体损伤患者功能方面的可能性方面又迈出了一步。”卡蒂也是这篇论文的作者之一。

　　让使用假肢的人控制神经系统是向Herr教授实验室“重建人体”的目标迈进的一步，而不是让人们依赖更复杂的机器人控制器和传感器——这些工具功能强大，但感觉不像用户身体的一部分。

　　他解释说:“这种长期方法的问题是，使用者永远不会感受到他们的假肢。

　　“他们永远不会把假肢视为身体的一部分，自我的一部分。

　　“我们正在采取的方法是试图将人类的大脑与电子力学全面联系起来。”

　　赫尔教授本身就是一名双腿截肢者，他说他“绝对”会考虑自己做这个手术，因为它既可以作为一种新的手术，也可以作为一种对旧的截肢手术的修复技术。

　　研究人员补充说，截肢手术——不是切断自然肌肉的相互作用，而是将肌肉的两端连接起来，这样它们在残肢内仍然可以相互交流——已经是一些医院的标准手术，但可能会成为更广泛的标准手术。

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