凯斯西储大学开发的创新技术能够恢复截肢者对义肢的触觉感知,使机械手能像身体自然部位般被感知,而非冰冷的人造工具。
这项技术即将迈出商业化关键一步:新的临床试验将招募12名上肢截肢者,对比标准假肢与自2015年起该校研发的具备触觉功能的神经控制假体系统。凯斯西储大学与路易斯·斯托克斯克利夫兰退伍军人事务医疗中心的研究团队已获得美国国防部国会指定医学研究项目990万美元资助。
"失去上肢的人群理应获得改善生活质量的更先进技术,"项目负责人、该校生物医学工程学院与医学院副教授Emily Graczyk表示。Graczyk同时担任克利夫兰退伍军人事务医疗中心的研究员。
神经假体技术
这种命名为"iSens"(植入式体感电神经刺激与感知系统)的神经假体,通过在手臂植入电极检测肌肉运动信号来控制手掌动作,并刺激神经将指尖触感传递至大脑。植入式神经控制装置通过蓝牙技术实现电极与假体间的通讯。
这项突破性研究曾入选2023年《60分钟》节目专题报道。研究团队计划于明年年初启动受试者招募。
"这笔重大资助使我们能够完成在现有阶段难以获得风投支持的临床试验,"项目共同研究者、该校生物医学工程Arthur S. Holden讲席教授Dustin Tyler表示,"这项资助将帮助我们消除技术转化的一大障碍。"
Tyler同时担任该校人类融合研究所主任,该机构致力于通过伦理驱动的人机融合技术扩展人类能力。
该研究最初于2015年获得美国国防高级研究计划局(DARPA)为期8年1400万美元资助。Tyler与Graczyk团队开发的神经刺激技术,使触觉信号能通过手臂植入体从假肢传递至大脑。他们在早期研究中发现,触觉功能的加入竟让假肢从偶用工具转变为真实的手部感知。
Graczyk强调:"触觉功能显著改善生活质量诸多方面,包括与亲友的情感连接、自立能力、自我形象与社交互动。"
临床试验设计
这项为期四年的研究将招募12名上肢截肢者,试验包含三个阶段,每位参与者需完成约18个月的测试:
第一阶段:三个月基准测试记录现有假肢使用情况。随后进行门诊手术植入电极与电子模块,通过3-6个月实验室调试建立个性化神经假体系统,包含肌肉信号控制器与触觉神经刺激校准。
第二阶段:参与者将随机分组使用现有假肢或新型iSens系统。通过月度回访测试并记录使用频率与体验反馈。随后进行设备互换测试。
第三阶段:随机分组测试iSens系统不同功能模块(仅触觉/仅运动控制),再次互换功能模块进行对比。Graczyk表示:"我们预期神经假体能改善截肢者生活,但尚需验证触觉与运动控制哪个因素更具决定性。"
研究团队
合作团队包括:凯斯西储大学生物医学工程副教授、克利夫兰退伍军人事务医疗中心研究员Hamid Charkhkar;生物医学工程教授、克利夫兰退伍军人事务医疗中心高级平台技术中心执行主任Ronald Triolo;医学院群体与定量健康科学教授Ming Wang。
克利夫兰医学中心合作专家包括:凯斯医学院附属大学医院手外科主任Kevin Malone;克利夫兰退伍军人事务医疗中心手外科主任J. Robert Anderson;大都会健康医疗中心整形外科医生Kyle Chepla;克利夫兰退伍军人事务医疗中心血管外科主任Gilles Pinault。
其他机构合作专家包括布朗大学健康服务、政策与实践教授Linda Resnik。
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