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当生物神经接口遇见AI假肢:一项结合靶向感觉神经支配术与用户中心型智能假肢的案例研究 | MDPI Prosthesis |
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论文标题:Enhancing Quality of Life After Partial Brachial Plexus Injury Combining Targeted Sensory Reinnervation and AI-Controlled User-Centered Prosthesis: A Case Study
论文链接:https://doi.org/10.3390/prosthesis7050111
期刊名:Prosthesis
期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/prosthesis
国际期刊 Prosthesis 最新发表了一项突破性的个案研究,题为《结合靶向感觉神经支配术与AI控制的用户中心型假肢以提升部分臂丛神经损伤后生活质量:一项案例研究》。该研究首次系统报道了为一名因部分臂丛神经损伤而选择截肢的残奥运动员,联合应用创新的上肢靶向感觉神经支配术(ulTSR)与一款搭载人工智能的“亚当之手”肌电假肢,实现了近乎天然的感知与控制。结果显示,该综合疗法不仅显著恢复了患者的双侧手部功能与生活自主性,更使其生活质量产生了质的飞跃,为复杂上肢损伤的康复提供了极具前景的新范式。
严重的臂丛神经损伤是最具致残性的外周神经创伤之一,常导致手部功能永久丧失、慢性疼痛及沉重的心理负担。当神经重建手术无法恢复有效手部功能时,无功能的肢体反而可能成为累赘。对此,针对无功能肢体的选择性截肢结合先进假肢技术,已成为一种旨在提升患者自主性的重要重建策略。本案例中的患者是一名33岁的意大利残奥单板滑雪运动员,他在一场摩托车事故后右臂臂丛神经严重受损,尽管早期接受了神经重建,右手仍完全瘫痪。在历经十余年功能严重受限后,他最终选择了经桡骨截肢,以期通过假肢重获功能。
本案例的核心创新在于将前沿的外科神经康复技术与用户中心的智能假肢设计无缝结合,形成协同增效的治疗方案。截肢后,患者接受了由Alexander Gardetto教授施行的上肢靶向感觉神经支配术。该手术将残肢的感觉神经重新定向至前臂特定皮肤区域,重建幻肢地图,旨在恢复有意义的体感反馈。这种方法创造了一个无需植入电极的生物学神经接口,避免了传统植入式系统可能引发的移位、感染、神经损伤等并发症,为自然感知提供了稳定平台。康复中选配了“亚当之手”。这款肌电假肢的核心在于其用户中心的设计理念:其AI模式识别算法能实时解码表面肌电信号,结合惯性测量数据,实现对手部多种抓握模式的比例性、自然控制。其欠驱动机制使手指可自动适应物体形状,而AI握姿选择算法能根据用户意图自动切换最合适的抓握方式,极大降低了认知与肌肉负荷。
联合干预取得了显著成。手术成功重建了患者的幻肢地图,使其能通过假肢获得直观的“手部”感觉。配合“亚当之手”,他能够以极小的认知和肌肉努力,精准控制假肢完成穿衣、进食、提举及精细操作等日常活动,这是其超过15年来首次实现。标准化量表评分显示了持续性的显著改善。在佩戴假肢6个月时,手臂功能残疾评分(DASH)为37.5%(分数越高表示残疾越重),上肢功能评分(OPUS)为40.40。到第18个月时,DASH评分大幅降至15%,OPUS评分提升至56.45。这表明患者的假肢使用未在初期达到平台期,而是持续变得更加熟练、自信,日常生活活动从困难变为常规。从完全依赖左手恢复到能熟练进行双手任务,患者重获了高水平的自主性与运动表现,生活质量得到根本性提升。

(a)患者在安装“亚当之手”的当天,就能用假手握住一个水瓶;(b)患者还能用假手拿起平底锅和木铲进行烹饪。
本案例有力地证明,上肢靶向感觉神经支配术与用户中心的智能假肢设计,应被视为一个统一康复策略中互补的两个层面。这种“生物学接口+智能假肢”的协同模式,代表了一种向更具生物相容性、更可持续的假肢康复解决方案的范式转变。它不仅能减少长期并发症风险,更能通过提供自然的感知与直观的控制,促进假肢的“化身”体验,最终实现更好的长期适应与生活质量。为验证该方法的普适性,一项国际多中心研究正在筹备中,计划在更大患者群体中进行为期三年的评估,旨在为上肢靶向感觉神经支配术成为部分臂丛神经损伤患者的标准治疗技术提供坚实的临床证据。
Prosthesis 期刊介绍
主编:Marco Cicciu, Catania University, Italy
Prosthesis (ISSN 2673-1592)期刊致力于为假肢学领域提供一个高水平的学术交流平台,其核心宗旨是采用跨学科研究方法,汇聚医学、物理学、数学、工程学与材料科学的相关成果,服务于全球假肢学领域的科研与临床社群。
期刊鼓励科学家发表详尽的实验与理论研究,对论文长度不作限制,但要求提供完整的实验细节以确保结果的可复现性。收录范围涵盖肢体假体、关节假体、口腔修复、生物心脏瓣膜、修复体设计与生物力学、修复材料、定制化制造(如CAD/CAM/3D打印)以及相关医疗器械与监管等方向。
2024 Impact Factor:4.5
2024 CiteScore:4.7
Time to First Decision:24.6 Days
Acceptance to Publication:6.5 Days
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