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美科學開發(fā)出人造神經令假肢有觸覺

2009-11-05 14:30 醫(yī)學教育網
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  據《泰晤士報》報道,美國科學家日前開發(fā)出“人造神經”,有朝一日或能使截肢者的假肢感覺到冷熱和觸覺,讓它們與大腦實現高效的雙向交流。

  與大腦實現雙向交流

  該技術采用以Pedot為材料的薄薄的塑料細絲。Pedot可以傳導電子信號。塑料細絲與患者真正的神經連在一起,延伸至假肢的末端。發(fā)明這項技術的科學家認為,它最終能使截肢者彈鋼琴,讓人造手具有像真手一樣的觸摸感覺。美國密歇根大學整形手術專家保羅。塞德納(PaulCederna)教授說:“失去雙手的人可以再次握住孩子的手,并感受到他們的體溫。我們每天要做的很多事情取決于輕輕的觸摸和壓覺反饋,無論是手握熱咖啡紙杯,還是將電話放在耳邊。”

  塞德納教授上周在西雅圖舉行的美國整形外科醫(yī)師的年會上公布了他的研究成果。這個研究項目由美國軍方資助,是一系列改善對截肢患者治療的舉措之一。由于阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭,美軍士兵截肢病例不斷增多。據悉,從2008年初開始,已有55名英國軍人至少失去一條腿或一只手臂。在位于薩里赫德利考特(HeadleyCourt)的英國國防醫(yī)療康復中心(DMRC),當前最先進的機械假肢可由患者口袋中的控制裝置以無線方式移動。

  據塞德納介紹,Pedot的使用令假肢和大腦之間有效的雙向交流變成可能,因為這種材料的反應速度是正常神經細胞的兩倍,傳輸神經系統(tǒng)電子信號的效率是當前使用的金屬材料的10倍。此外,研究表明Pedot的使用還能刺激新的神經細胞的生長。塞德納說:“這讓假肢同真肢的感覺一樣。這樣,就不需要大腦的重新認識過程,因為‘人造神經’已經攜帶了所有那些信號。”

  數十萬個納米感應器

  傳遞電子信號的塑料細絲須安裝數十萬個納米感應器,納米感應器尚在開發(fā)之中,可以分辨觸覺、冷熱和其他感覺。塞德納說:“我們當前面臨的問題是,假肢的使用十分復雜。如果新開發(fā)出的假肢具有足夠多的感應器,用以提供輕輕的觸摸以及壓力等各種感覺,那么我們就能讓假肢和患者大腦之間實現雙向交流。”塞德納借助實驗室動物開發(fā)出這項技術,他希望3年內對人進行臨床試驗,10年內正式應用于患者身上。

  英國每年有5000人安裝假肢,其中超過80%的人是安裝腿和腳等假肢,而一旦可以與患者大腦實現雙向交流,這將對假肢產業(yè)產生相當大的影響,因為假手和假臂需要更為復雜的活動。23歲的約翰。布特沃斯以前曾是英國皇家空軍機械師,2007年他在伊拉克的巴士拉空軍基地遭遇火箭彈襲擊,失去了左手。目前,布特沃斯正在積極接受訓練,希望在參加殘奧會的英國自行車隊中獲得一席之地。

  有時,他會利用金屬“分開式掛鉤”(splithook,可提供舉力和控制力)輔助手的活動。有時,他會轉而使用表面覆蓋人造皮膚的更為敏感的仿生手i-LIMB.仿生手i-LIMB由植入皮膚表面的感應器控制,感應器可以探查到截肢處肌肉的電子信號醫(yī)`學教育網搜集整理。

  需克服諸多技術障礙

  布特沃斯說:“分開式掛鉤易于使用,有了i-Limb,患者同樣感覺很方便。但是,用它舉起咖啡杯,我不會感到很舒服。你無法感覺到壓力,必須始終盯著這只手,保證其正確抓握。如能用它去感覺各種事物,一定令人很愜意。”

  莎拉。斯托里(Storey)是英國著名殘奧會冠軍,在游泳和自行車比賽中贏得了多塊獎牌,她一出生就沒有左手。斯托里說:“如果這項技術能在像我一樣的人身上大展身手,那種感覺一定非常好。但是,我始終想搞清楚一個問題,那就是如果有人給我一只手,我是否懂得如何使用。”

  位于倫敦的英國皇家整形外科醫(yī)院的醫(yī)生邁克爾。??怂挂恢痹谂c赫德利考特的截肢者合作嘗試這項新技術。他說,在這種假肢得到應用前,首先要克服幾個技術障礙:“在將感覺從肢體傳回到大腦的問題上,你必須慎之又慎。一旦收到錯誤信號,大腦將面臨很大風險。我本人對這些進步感到激動不已,但它們尚處于早期階段。”

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