瑞士聯(lián)邦理工學院研發(fā)新型義肢，提升截肢者感知地面能力

近日，瑞士聯(lián)邦蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH Zurich）研發(fā)出一款新型義肢，旨在提升截肢者行走能力及路面感知力。此項技術突破的核心在于新的信號轉換方法，使義肢底部所置傳感器能更通暢地與大腦溝通。

研究成果已在上周二由《自然通訊》雜志公布。ETH Zurich的Stanisa Raspopovic在Keystone-SDA新聞社的專訪中表示：“這款義肢使患者感到其更融入身體?！?/p>

經過實際測試，利用新方法的三位病患表現(xiàn)出更為迅速且穩(wěn)定的行走能力。Raspopovic補充道：“高靈敏度最終可助益其健康狀況?！睋?jù)介紹，病患在行進過程中還能同時區(qū)分注意力，如爬樓及記憶單詞等任務的錯誤率有所下降。

雖然神經系統(tǒng)感應義肢技術已有一段歷史，但Raspopovic強調，早先技術常導致不愉快的刺激，如強烈的皮膚刺痛，原因在于原有的神經系統(tǒng)信號傳輸方式為持續(xù)的電脈沖，而非人體正常的神經反應。

針對此問題，Raspopovic的研究團隊創(chuàng)新使用了仿生刺激技術，即模仿自然界的信號傳送方式。Raspopovic進一步闡釋：“換句話說，我們學習了解了神經系統(tǒng)的‘語言’。”

為此，博士生Natalija Katic構建了一個名為FootSim的電腦模型。該模型建立在大量足底感覺細胞活動的數(shù)據(jù)基礎上，能精準模擬行走或奔跑過程中的足底感受。

為了驗證模型模擬足底信號的正確性，研究人員先將電極植入貓的腿部神經和脊髓。他們通過在貓的爪墊下作用壓力來模擬貓行進時的自然神經活動，結果顯示，在脊髓中記錄到的活動模式與仿生信號刺激腿部神經后脊髓中的活動模式高度吻合。至于傳統(tǒng)的僵硬刺激，則會在貓的脊髓中產生迥異的模式。因此，Raspopovic認為，仿生刺激遠勝于傳統(tǒng)刺激。

分析顯示，源于大自然的信號傳送具有更高效率，這一發(fā)現(xiàn)對其他醫(yī)療設備如脊柱植入物或腦刺激電極亦有深刻啟示。