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传感器+人工智能 感觉回馈让义腿行走「很有感」

动画《彼得潘》(Peter Pan)里的虎克船长,尽管缺了条腿、安上义肢,仍旧生龙活虎。不过在现实生活中恐怕没有这么理想。

截肢者使用义肢的一大困扰是:缺乏感觉回馈。以义腿来说,无论是位置、动作,或者究竟是踩在沙地或水泥地上,这些通通没有感觉,导致他们难以信任义腿,进而下意识地过度仰赖另一条完好的腿,不仅行动力受限,也很容易疲累。
义肢感觉回馈的研究成果介绍

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科学家运用传感器、AI算法等最新科技,设计出能让截肢者感觉到义肢的接口。ETH Zurich官方YouTube

此外,有些人还可能出现「幻肢痛」(phantom limb pain)的现象,亦即一直觉得自己膝盖痛、脚踝痛、脚趾痛,但其实早已没有了这些部位。

现在,由瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)和洛桑(Lausanne)新创公司SensArs领导的国际团队,开发出能够连结义腿和大腿断肢神经的接口,建立起感觉回馈。

团队与塞尔维亚的贝尔格莱德大学(University of Belgrade)合作,邀请2位自愿的截肢人士,协助测试这套神经回馈系统。两人各有一条腿做了膝上截肢手术,并装上义腿。

实验过程历时3个月,团队使用市售的高科技义肢,将传感器装在脚底板的位置,并搜集从电动膝关节传来的膝盖动作资料。医师还会在自愿者大腿处置入微小的电极,并接上大腿神经。

另外,团队开发出一套算法,能将触觉和动作传感器的资料翻译成脉冲电流──也就是人体神经系统能读懂的语言。接下来就靠自然机制了:从断肢神经传出来的讯号传递到脑部,如此截肢者便能感觉到义肢了。

这项研究成果已于日前发表在自然医学期刊(Nature Medicine),团队对其未来潜力信心满满,不过他们也指出,接下来还需要进行更多居家评估和测试,才能有足够的样本作为进一步研究的基础。

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