@ 2013.10.01 , 01:15

可以用大脑控制的智能假肢

# 这篇是世界上第一个使用大脑控制的假肢的详细报道

32岁的男子 Zac Vawter四年前在一场交通事故中受伤,一条腿的膝盖以下部分截肢了。不过,现在他装上了一只高科技假肢。这条假肢不是普通的假肢,可以用大脑控制假肢的活动。

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这只假肢能在膝关节和踝关节处各有一个电机,能对Vawter腿部剩余肌肉的电信号进行解码——不仅可以读懂患者想要的运动,而且可以和正常腿一样上下楼梯和进行其他活动。比如轻松自如地坐下,站立,上下楼梯和坡道。

对比鲜明的是,现在市场上大部分假肢使用起来非常笨拙,就像一根弹簧,要托着走。即使具备电机功能小腿假肢也是需要由远程控制,或在变更姿势时需要进行夸张的动作。而 Vawter 的假肢则对环境“适应良好”,比如想去那里,怎么去,都能按照他的意愿去完成。

当使用传统的假肢时,爬楼梯时每上一个台阶必须先迈那条好腿,而用这种假肢上楼梯就可以双腿交替上台阶,看上去和正常人一样。

虽然还有许多技术上的问题需要改进,但研究人员希望在五年内将这种假肢运用到大众医疗上。

当一个人需要移动小腿时,大脑发出信号沿着脊髓通过神经到达腿部肌肉,但截肢后,传输到膝盖或脚踝的神经信号却不能传输到肌肉。

为了克服这个问题,研究人员首先进行了神经信号重定向手术,这样本来传输到小腿的信号传输到了正常的大腿肌肉。然后,在他的腿上安放电极,检测肌肉收缩后释放的电信号。电脑程序将信号解码后变成运动指令,机械腿上的传感器(包括加速度计和陀螺仪)也能收集数据,以帮助控制运动。使用机器腿Vawter能够在水平地面上行走,上下坡道和楼梯,并且这些活动之间的过渡自然。当他坐下来时,他也能够用他的想法来移动小腿,这也是目前电动假肢做不了的。

如果单使用传感器,那么Vawter的机器腿出现失误百分比约12.9%。但通过使用电极,错误率下降到1.8%。减少这个误差率是非常重要的,因为它可以帮助防止跌倒。

研究人员说,在未来他们计划将机器人的腿做的更小,更安静,更强,进一步降低错误率。

这项研究的经费由美国陆军出资800万美元,最终目标是投入军用。本文译自 LiveScience,由译者 amor 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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