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法研究团队开发以脑波控制的外骨骼装置辅助瘫痪病患行走

拜法国生物医学研究中心Clinatec与Grenoble大学(University of Grenoble)合作研发,以脑波控制的65公斤重穿戴式外骨骼(exoskeleton)装置之助,4年前因脊髓损伤无法行走的法国男子Thibault得以再度自主控制瘫痪的四肢,并能在房间行走与操纵上肢朝各个方向移动。

脑波控制式穿戴式外骨骼协助四肢瘫痪病人自主行动影片

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Clinatec与Grenoble大学研发以脑波控制的外骨骼辅具系统让瘫痪病患再度行走。Fonds de dotation Clinatec

根据BBC与Futurism报导,这套外骨骼装置目前仅完成观念验证阶段,尚无法完全支持使用者四肢的完整功能,由于还无法让穿戴者快速与精准移动以避免跌倒,因此装置仍需系于天花板以确保使用者安全,虽仅适合实验室用途但已是一大进展。实际临床应用于支持穿戴者自主行走还有一段长路,但研究团队有信心最终将有助于提升使用者的生活质量。

Thibault的脑部表面有两个各配置64个电极的手术植入物,以监测与读取控制移动四肢的脑波讯号,由邻近的计算机接收并以软件解读、转换成控制外骨骼移动的指令,再传送给外骨骼装置执行。Thibault初期先透过植入物学习控制计算机游戏中的虚拟化身(avatar),接著才练习运用外骨骼装置移动四肢与行走。

整套外骨骼辅具系统要达到易于操控以快速反应穿戴者从动念到行动,系统必须在350 ms完整处理所有脑波资料。但目前每个植入物中仅有50%电极读取的资料能被实时(real-time)处理,研究团队希望使用效能更强大的计算机与人工智能(AI)算法,实时、完整处理2个植入物所有电极读取的脑波资料,以持续改善外骨骼装置的反应速度。

学习以脑波操控外骨骼移动上肢因涉及多处肌肉与动作因此花了最多时间,目前Thibault已能成功完成71%移动上、下臂与转动手腕以触碰指定目标的测试,证实Clinatec与Grenoble大学的研究方向正确,可运用外骨骼拓展病患的活动能力。研究团队也计画发展手指操控的功能以捡拾与移动物体,目前Thibault已能透过脑部植入物操控轮椅。

Clinatec与Grenoble大学的研究目标是运用外骨骼装置辅助失能病患,研究成果于2019年10月3日发表在Lancet Neurology期刊。专家指出目前残障者中仅15%有轮椅或其它辅助装置,但成本限制使得高科技辅具难以普及让全球脊髓损伤者受惠。超人类主义(transhumanism)领域的科学家则是研究运用外骨骼来强化人类的能力以支持军事等应用。


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