作者:Silvestro Micera 来源:《医学》 发布时间:2024/2/19 11:10:10
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新设备让假肢也能感触温度

 

感觉反馈对截肢者探索环境并与其互动非常重要。现在,研究人员开发出一种能将热信息从假肢传递给截肢者的设备,从而使截肢者能够感知外界温度并做出反应。这个名为MiniTouch的设备,使用现有电子设备,可以集成到商用假肢中,而且不需要额外手术。借助该设备,一位57岁的桡骨截肢者能够区分不同温度的物体,并感知到与其他人的身体接触。相关研究近日发表于细胞出版社旗下《医学》期刊。

“这是一个非常简单的想法,可以很容易地集成到商业假肢中。”论文通讯作者、瑞士洛桑联邦理工学院和圣安娜高等学校的Silvestro Micera说,“温度是恢复手臂假肢感觉的最后领域之一。这是我们第一次真正接近恢复截肢者的全部感觉。”

该团队之前展示了他们的热敏技术可以恢复17/27截肢者的被动热感知。新研究表明,MiniTouch可以很容易地集成到商业假肢中,并在感觉和运动神经元反馈任务中实现主动热感知。

除了感知冷热外,热信息还可以改善截肢者的体感和情感触摸能力。“添加温度信息能使触摸的感觉更接近一般人。”论文通讯作者、洛桑联邦理工学院的Solaiman Shokur说,“我们认为,拥有感知温度的能力可以让截肢者有‘这只手是我的’的感觉。”

为了做到这一点,他们将MiniTouch集成到一名37年前接受过桡骨截肢的57岁男性的假体中,并测试了他区分不同温度物体和不同材料物体的能力。结果显示,使用MiniTouch后,他能够区分3个视觉上无法区分的瓶子:冷水(12℃)、冷水(24℃)或热水(40℃),准确率为100%。相比之下,不借助该设备时,他的准确率仅为33%。MiniTouch还提高了他快速准确分类不同温度的金属立方体的能力。

Shokur说:“当你用机械手达到一定的灵巧程度时,你真的需要有感官反馈,才能充分发挥机械手的潜力。”

MiniTouch还提高了参与者在蒙眼时区分人臂和假臂的能力,从没有设备的60%准确率提高到有设备的80%。然而,与人体手臂相比,假肢感知触觉的能力仍然有限,研究人员推测,这是由于感知其他非热感觉(如皮肤柔软度和质地)的限制。目前,已有技术可实现这些感觉的输入,下一步工作是将这些技术整合到一个假肢上。

“我们现在的目标是开发一个集触觉、本体感觉和温度感觉于一体的多模态系统。”Shokur说,“有了这种系统,假肢也能告诉你‘这个又软又热’,或者‘这个又硬又冷’。”

研究人员表示,从技术角度来看,该技术已经能够应用,但在进入临床之前还需要进行更多的安全测试。他们计划进一步改进该设备,使其更容易安装。研究人员还计划整合来自截肢者幻肢上多个点的热信息——例如,允许人们区分拇指和其他手指上的热感和触觉,这可能有助于他们抓住热饮,并激活手背的感觉,从而让截肢者感觉到另一个人在触摸他们的手,从而改善人际关系。(来源:中国科学报 冯维维)

相关论文信息:http://doi.org/10.1016/j.medj.2023.12.006

 
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