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天津北方网讯:“神工一号”包括无创脑电传感模块、想象动作特征检测模块、运动意图识别模块、指令编码接口模块、刺激信息调理模块、刺激电流输出模块6部分。患者借助“神工一号”的连接,就可以用“意念”来“控制”自己本来无法行动的肢体
巴西世界杯开幕式上,患有截瘫的巴西青年诺平托在脑控机械外骨骼技术的帮助下,为世界杯开球。这“神奇”的一幕,如今在中国天津再次上演。6月14日,在天津大学和天津市人民医院共同举办的“纯意念控制”人工神经康复机器人系统发布会上,因中风导致偏瘫的董阿姨只通过“想”,就能“指挥”自己原本无法动作的肢体“听话”地完成相应动作,以后甚至能站起来行走、拿东西,直至慢慢康复。这是全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经康复机器人系统——“神工一号”,这项最新研究成果将让不少中风、瘫痪人士燃起重新独立生活的希望。
该技术历时10年,是国家“863计划”、“十二五”国家科技支撑计划和国家优秀青年科学基金重点支持项目,由天津大学与市人民医院联合研制,在复合想象动作信息解析与处理、异步脑——机接口训练与识别、皮层——肌肉活动同步耦合优化、中风后抑郁脑电非线性特征提取与筛查等关键技术上取得了重大突破,目前已拥有包括23项授权国家发明专利、1项软件著作权在内的自主知识产权集群。
该项目主要负责人、天津大学精仪学院教授明东说,“中风偏瘫或者截瘫的患者是因为中枢神经(比如脑部)或者周边神经(比如四肢)受损,神经通路受阻,大脑无法发出正确指令,或者指令无法传输到周边神经,进而无法‘指挥’肢体肌肉收缩,无法正常行动。我们不仅要正确、快速解码脑部信号,‘重塑’中枢神经,还仿生构筑了一条完整的‘人工神经通路’,把人体受损的中枢神经(脑部)和周边神经(四肢)连通起来”。据介绍,该系统包括无创脑电传感模块、想象动作特征检测模块、运动意图识别模块、指令编码接口模块、刺激信息调理模块、刺激电流输出模块6部分。体验者需要把装有电极的脑电探测器戴在头部,并在患病肢体的肌肉上安装电极,借助“神工一号”的连接,就可以用“意念”来“控制”自己本来无法行动的肢体了。
与在世界杯上亮相的脑控机械外骨骼相比,“神工一号”更能够体现出“纯意念”,而且不仅像脑控机械外骨骼那样可以起到“替代”作用,更有“修复”作用。体验者的“想象”并非只是单纯的控制命令,而是一种脑区激活方式,想象即为待实施的实际肢体动作,真正实现大脑皮层与肌肉活动的同步耦合,做到身随意动。仅体验过三次“神工一号”的董阿姨,脚、腿和大拇指已经可以自主动作了。“这在康复医学上是重大突破”,天津市人民医院康复科主任、天津市康复医学研究所所长杜金刚说。
“将来的‘神工二号’、‘神工三号’会体积更小,便携可穿戴。它可以辅助病人完成更多复合精细的肢体动作,推广至包括脊髓损伤在内的更多患者,甚至实现重症瘫痪的意念交流。它对于大脑状态的探测与分析、肌骨运动健康的维持和训练等一系列技术新思路还可应用于一些特殊人群,比如长期在轨的航天员,在我国载人航天计划中大有用武之地。”明东表示。