脑机腿接口可在中风后恢复运动

Skoltech 的研究人员设计了一种在受伤或中风后进行腿部康复的新方法，该方法使用脑机接口和通过皮肤对脊柱进行电刺激。该解决方案由该研究所神经和工程中心的科学家创建，结合了虚拟现实，使瘫痪患者能够通过重新建立运动与意图之间的联系来重新控制下肢并掌握自然运动。该系统在第四届神经技术和神经接口国际会议上发表。

“中风后患者以及在某种程度上经历过脊髓创伤的患者经常必须进行康复治疗，以试图重新连接大脑中移动受影响肢体的意图和实际肌肉运动，”该研究的主要作者， Skoltech 研究实习生 Ivan Ninenko 评论道。

“我们团队的成就是我们设计了一个训练系统，该系统汇集了以下所有内容：一个虚拟现实耳机，它提示患者朝着虚拟目标发起腿部运动并创造独立运动的幻觉，一个神经接口记录了病人移动的意图，一个机器人实际上以自然的方式移动腿部，这要归功于我们自己的软件，以及脊髓的经皮电刺激，粗略地说，这会放大来自大脑的信号。”

研究人员使用的神经接口是一种现成的设备，一种带有电极的帽子，可以接收大脑的电活动。然而，软件部分得到了科学家的增强，他们修改了负责识别移动意图的协议。

该机器人由库卡公司制造，是一种配备高精度扭矩传感器的工业协作机械手。它能够将患者的腿引导到与他们在虚拟现实中选择的目标相对应的方向。该团队编写了特殊软件，使机器人能够模拟自然肢体运动，重现健康人腿部的运动轨迹。

VR 护目镜显示多个目标，患者试图将他们的腿移向这些目标。一旦脑机接口从大脑中读出预期的动作，机器人执行动作，患者就可以在虚拟现实中实际看到自己的肢体在移动，但机器人助手是看不见的。这导致运动被认为是由大脑发起和控制的，有助于弥合脑肌肉鸿沟。

最后，该系统的最后一个组成部分是通过贴在患者背部的电极对脊髓进行无创电刺激。这背后的想法是，神经元可能从大脑中获得所谓的亚阈值信号，这些信号的强度不足以导致激活。外部电刺激可以克服这种障碍，并导致形成可靠的神经连接，这些连接最终将在没有这种人工支持的情况下发挥作用。

“根据国际机器人联合会的数据，2021 年医疗机器人的销量增长高达 23%。全球共售出 14,823 台医疗机器人，主要是手术机器人和康复机器人。我们的研究是了解医疗机器人需求的重要一步患者的关键功能。与医院合作，我们可以为俄罗斯市场开发康复机器人，以改善我国残疾人的生活质量，”研究合著者 Dzmitry Tsetserukou 副教授说;他领导着 Skoltech 的智能空间机器人实验室，并在日本开发康复机器人和用于护士培训的 VR 系统方面拥有丰富的经验。

“在将该方法用于临床之前，还有很多工作要做，”Ninenko 说。“我们正计划正式建立该系统的有效性，并添加一些希望患者会欣赏并发现有用的游戏化功能。”

标签：

免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！