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天津北方網訊:在巴西世界杯足球賽開幕式上,患有截癱的巴西青年諾平托在腦控機械外骨骼技術的幫助下,實現為世界杯賽開球的『神奇』一幕。如今,這一幕在中國天津再次上演。6月14日,在天津大學和天津市人民醫院共同舉辦的『純意念控制』人工神經康復機器人系統發表會上,因中風導致偏癱的董阿姨只通過『想『,就能』指揮『自己原本無法行動的肢體『聽話』地完成相應動作,以後甚至能站起來行走、拿東西,直至慢慢康復。
該技術歷時10年,由天津大學神經工程研究團隊和天津市人民醫院聯合研制,是國家『863計劃』『十二五』國家科技支橕計劃和國家優秀青年科學基金重點支持項目,目前已擁有包括23項國家發明專利授權、1項軟件著作權在內的自主知識產權集群,是全球首臺適用於全肢體中風康復的『純意念控制』人工神經機器人系統。
『我們給機器人系統起名為「神工一號「,取義「鬼斧神工」。』該項目主要負責人、天津大學精儀學院教授明東說。中風偏癱或者截癱的患者是因為中樞神經(比如腦部)或者周邊神經(比如四肢)受損,神經通路受阻,大腦無法發出正確指令,或者指令無法傳輸到周邊神經,進而無法「指揮」肢體肌肉收縮,無法正常行動。
『我們不僅要正確、快速解碼腦部信號,「重塑」中樞神經,還仿生構築了一條完整的「人工神經通路」,把人體受損的中樞神經(腦部)和周邊神經(四肢)連通起來。』
體驗者只需要把裝有電極的腦電探測器戴在頭部,並在患病肢體的肌肉上安裝電極,借助『神工一號』的連接,就可以用『意念』來『控制』自己本來無法行動的肢體了。明東介紹說,『不再需要把芯片植入到大腦或者脊髓中,就可以較為准確地讀取人的「意念」。』
與在世界杯上亮相的腦控機械外骨骼相比,『神工一號』更能夠體現出『純意念』。體驗者的『想象』並非只是單純的控制命令,而是一種腦區激活方式,想象即為待實施的實際肢體動作,真正實現大腦皮層與肌肉活動的同步耦合,做到身隨意動、思行合一。
此外,腦控機械外骨骼是利用被動機械牽引,非肌肉主動收縮激活。而『神工一號』則利用神經肌肉電刺激,模擬神經衝動的電刺激引起肌肉產生主動收縮,帶動骨骼和關節產生自主動作,與人體自主運動原理一致。
這一點對於病人來說意義更為重大。像董阿姨這樣因中風導致偏癱的病人,輔助『神工一號』,不僅能夠完成相應動作,還能加快康復進程。天津市人民醫院康復科主任、天津市康復醫學研究所所長杜金剛欣喜地看到,僅體驗過三次『神工一號』的董阿姨,腳、腿和大拇指已經可以自主動作了。『這在康復醫學上是重大突破』。
不僅僅限於運動康復,『神工一號』還可在線進行中風後抑郁等關聯疾病的病理檢測與篩查。『神工一號』通過實時采集、處理和分析患者的靜息態腦電,對中風後抑郁的識別精度接近90%。
『將來的「神工二號「、「神工三號」體積會更小,便攜可穿戴。它可以輔助病人完成更多復合精細的肢體動作,推廣至包括脊髓損傷在內的更多患者,甚至實現重癥癱瘓的意念交流。它對大腦狀態的探測與分析、肌骨運動健康的維持和訓練等一系列技術新思路還可應用於一些特殊人群,比如長期在軌的航天員,在我國載人航天計劃中大有用武之地。『明東表示。