摘要
重新感受双腿的感觉通常对截肢者的康复之路有积极的影响。
重新感受双腿的感觉通常对截肢截肢截肢截肢者的康复有积极的影响。

行走时,双腿完好的人在移动膝盖或脚触地时会有感觉。神经系统不断地利用这种感觉反馈来精确地控制肌肉。然而,使用假肢的人并不知道假肢的确切位置,它是如何移动的,或者它所处的地形类型。走路时,他们往往不能完全相信自己的命题,导致他们过于依赖完整的腿,这反过来又降低了他们的灵活性,导致他们很快就会疲劳。例如,对使用假肢的人来说,在鹅卵石或沙子上简单地走一走就会让他们筋疲力尽。此外,截肢患者可能会经历幻肢疼痛,而现有药物往往无法治疗这种情况。经历过这种现象的Savo Panic说,他晚上醒来是因为幻觉般的疼痛:“我的脚趾没有受伤。我的大脚趾、脚、脚跟、脚踝和小腿都很疼,而我却没有。”
瑞士苏黎世联邦理工学院和瑞士洛桑的创业公司sens - sars领导的一个国际研究团队现在开发了一种界面,可以将假肢和大腿上残留的神经连接起来,从而提供感官反馈。在与贝尔格莱德大学合作进行的一项研究中,科学家们用两名志愿者测试了这个神经反馈系统。
正如研究人员在最新一期的《i>Nature Medicine》杂志上报道的那样,这种解决方案以多种方式使截肢者受益。苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)机器人与智能系统研究所(Institute of Robotics and Intelligent Systems)教授斯坦尼萨•拉斯波波维奇(Stanisa Raspopovic)表示:“这项概念验证研究表明,使用与神经植入物配合的假肢来恢复感官反馈,对截肢者的健康是多么有益。”
将人工信号转换为自然信号
为了给神经系统提供感官信息,科学家们从一种商业化的高科技假肢开始:他们将触觉传感器安装在假肢的脚底,并收集假肢电子膝关节提供的膝关节运动数据。
在实验持续的三个月里,外科医生在每位志愿者的大腿上放置了微型电极,并将它们与残留的腿部神经连接起来。“手术的目的是引入神经内电极在正确的地方,允许恢复栩栩如生的感觉反馈,并允许稳定的电极,“Marko Bumbasirevic说,教授,骨科microsurgeon在贝尔格莱德,塞尔维亚的临床中心负责电极植入的临床医生。电极是由弗莱堡大学的科学家开发的,论文的题目来自假肢公司Ossur;他们都积极参与了这个项目。
研究小组开发了一种算法,将触觉和运动传感器的信息转换成电流脉冲——神经系统的语言——传递给剩余神经。然后,大自然完成剩下的工作:剩余神经发出的信号被传递到人的大脑,大脑因此能够感知假肢,并帮助使用者相应地调整他们的步态。机器和身体终于连接起来了。
作为研究的一部分,志愿者们接受了一系列的测试——有和没有神经反馈的交替试验。研究结果非常清楚地表明,反馈是多么有利:有神经反馈的步行对身体的要求要低得多,这从志愿者步行时耗氧量的显著减少就可以看出。
此外,在精神上,有神经反馈的行走不那么费力,正如研究人员在试验中通过测量大脑活动所显示的那样。志愿者不需要像以前那样专注于步态,这意味着他们可以把更多的注意力放在其他任务上。
在一项困难的测试中,志愿者必须在沙地上行走,同样,反馈让他们走得更快。在调查中,志愿者们表示,神经反馈大大增强了他们对假肢的信心。
减轻幻肢疼痛
该接口与神经系统也可以用来刺激神经独立于假肢。在他们开始试验之前,两名志愿者都抱怨幻肢疼痛。在为期一个月的神经刺激治疗过程中,科学家们成功地减轻了其中一名志愿者的疼痛;另一种是恐慌,疼痛完全消失了。他说:“自从我开始这个治疗项目以来,在接受了电刺激之后,我没有感觉到任何幻肢疼痛。”
科学家们乐观地看待这些结果。然而,他们指出,需要进行更长期的调查,进行家庭评估,招募更多的志愿者,以便提供更可靠的数据,以便得出更有意义的结论。在这项有时间限制的临床研究中,假体发出的信号与电缆一起通过皮肤传输到大腿的电极上。这意味着志愿者必须定期接受体检。为了消除这种需求,科学家们打算开发一种完全可植入的系统。“在感觉器公司,我们正计划开发一种无线神经刺激设备,可以像起搏器一样完全植入病人体内,并推向市场,”感觉器公司首席执行官弗朗西斯科•佩特里尼(Francesco Petrini)表示。
来源:Medindia
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