你可以用假肢感觉

研究人员发现,恢复截肢腿的感觉似乎使行走更容易。
2019年9月25日

走在小路上

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当使用假肢时,能够从失去的腿上恢复一些感觉似乎可以增加走路时的信心,减少疲劳和幻肢痛。

在最近发表于自然医学,一个国际研究小组报告了一种将假肢上的物理传感器连接到人类神经系统的方法,以及如何从腿部恢复一些感觉会影响使用者的健康。

研究人员之前致力于创造能够为触摸和抓取物体提供反馈的假肢,但在这个新项目中,他们专注于改进用于上膝盖截肢的假肢——截肢部位位于大腿水平。

“即使是我们能用健康的腿做的简单动作,对下肢截肢者来说也是非常累的。因此,从长远来看,他们中的许多人患心脏病的可能性要高出120%,因为他们戴着假肢时正在受苦,”苏黎世联邦理工学院的斯坦尼萨·拉斯波波维奇说,他是该项目的主要研究人员之一。

这是因为当使用典型的假肢时,腿部截肢者没有收到任何反馈,例如,他们行走的地面类型,或者人造腿底部在地面上的位置,所以他们必须更加集中精力。此外,截肢越高,行走就越困难。

这项研究的参与者是两个膝盖以上的截肢者,他们在三个月的时间里被观察到,他们交替使用正常的假肢和能够为腿部提供感觉反馈的假肢。

通过测量参与者的呼吸和大脑活动,拉斯波波维奇和他的同事发现,有了增强的假肢,两名截肢者“可以以更快的速度行走,感觉不那么疲惫,不那么疲劳,不那么费力,幻肢疼痛也减轻了。”

腿部截肢者经常遭受幻肢痛,即腿部不再存在的部分仍然继续疼痛。在研究的第一个月,研究人员在参与者休息时刺激他们腿部的剩余神经,这似乎有助于减轻幻肢痛

拉斯波波维奇解释说:“在我们的两名志愿者中,我们观察到,其中一名志愿者的幻肢疼痛在大约三周后完全减轻,而另一名志愿者的幻肢疼痛减轻了80%。”它似乎可能成为一种潜在的有效治疗形式。

为了在假肢和腿部神经之间建立联系,研究小组通过手术将电极连接到大腿内剩余的神经上。然后,这些可以用来刺激神经,通过大腿后面的小电缆,穿过皮肤,连接到假肢上的一个小装置。这个装置将假肢脚和膝盖上的传感器发出的信号转换成神经信号。

接下来,他们必须绘制出信号图,例如,假肢脚后跟下面的传感器被压下,与脚后跟接触地面的感觉相对应。植入的电极会改变电脉冲的强度、持续时间和频率,每次参与者都会描述他们的感受。

为了完成从传感器到神经的反馈通路,研究人员将传感器读出的数字,如鞋底的压力和膝盖的角度,映射到适当的电极刺激上,就像他们之前建立的那样。在这个过程的最后,假肢使用者可以在腿部被截肢的区域感受到感觉,但现在与传感器的位置相对应。

拉斯波波维奇和他的团队对恢复失去的腿的一些感觉的健康益处感到非常鼓舞。他们的最终目标是开发一个完全可植入的版本,有点像连接我们神经的“神经起搏器”,并使所有需要假肢的人都能使用这项技术。

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