中国首例人体残肢神经信息控制电子假肢实验研究快报

目的 我们首次采集 1例志愿者残肢的神经电信号以研究利用神经信息控制假肢模拟装置的可能性及可行性。方法 将自制神经束内电极分别直接插入患者残肢上臂桡、尺及正中神经的神经束内 ,电极远端连接 7自由度神经信息控制假肢模拟装置 ,以神经束外电极作参考电极。患者经过相关训练后 ,嘱其在清醒状态下用脑意识控制患侧作假想的指伸、屈动作 ,并观察模拟假肢装置的反应。结果 当患者用脑意识控制患侧作各种假想动作时 ,我们发现从桡神经导出的神经信息能够成功地触发假肢模拟装置作伸指动作 ,但无法实现闭合。从其它神经导出的信息均未能有效驱动假肢装置发生动作。从同一神经内的两个神经束内电极引出的神经信息亦未能有效驱动假肢装置发生动作。结论 神经束内电极可为神经信息控制假肢模拟装置提供残肢神经信息 。

电子假肢肌电信号源的改进

目的 通过对上肢肌群肌肉轻收缩时肌电信号的检测与分析 ,提供电子假肢信号源。方法 对 60例正常人 ,用表面电极分别测定上肢四组拮抗肌 (前臂屈肌———前臂伸肌 ,肱二头肌———肱三头肌 ,三角肌———胸大肌 ,冈下肌———背阔肌 )在轻收缩时的肌电信号 ,并分析其频率与波幅。结果 上肢四组拮抗肌在肌肉轻收缩时 ,肌电信号频率集中在 85～ 15 0Hz ,波幅集中在 2 2 0～ 2 5 0V。结论 采用频率 85～ 15 0Hz ,波幅 2 2 0～ 2 5 0V的肌电信号作为电子假肢信号源 ,可提高肌电信号实时性及假肢的实用性。

植入式人工电动智能掌指关节的设计

目的 设计一套植入式人工电动智能掌指关节 ,探索臂丛损伤后手功能重建的新方法。方法 利用体内可植入材料 ,采用医工结合的研究方法设计植入式人工电动智能掌指关节 ,并作尸体演示 ,观察其活动度与实用性。结果 完成植入式人工电动智能掌指关节的设计。尸体演示提示该人工关节设计合理 ,手术安装方便 ,人工掌指关节屈伸活动度 :屈 90°～伸 0° ,符合人工关节设计要求。

神经束内电极电信号的识别和分类

多自由度电子假肢的控制常需用神经束内电极得到多个信息源。神经束内电信号的识别方法包括时域分析法、频域分析法、时频分析法、参数模型法、人工神经网络法和模糊分类法等。现对各种识别分析方法的特点和应用作一介绍。

周围神经微电极的研究进展

目的 追溯国内外有关周围神经微电极的发展及应用。 方法 广泛查阅近年来关于周围神经微电极的文献,综述其分类、发展以及在电子假肢控制中的应用前景。 结果 神经束内微电极具有良好的选择刺激和记录功能,可以为电子假肢与周围神经间提供信息交换界面。

周围神经感觉信号采集分析的实验研究

目的:应用纵行神经束内微电极对周围神经感觉信号进行采集分析.方法:应用直径25um的Teflon绝缘铂铱合金丝制作双极纵行神经束内微电极,植入6只家猫的踝上腓浅神经内,记录足背皮肤平静以及搔刮和压力刺激下的感觉动作电位,应用MFLab3.01软件包对动作电位的面积、频率、峰值变异系数及功能谱密度进行分析.结果:安静状态下,皮肤可间断无规律地发放神经冲动0～2个/s;搔刮刺激时,神经冲动发放增加,16～24个/s,脉冲间隔较规律,波幅一致;压力性刺激时,神经冲动叠加成串,爆发性释放,80～104个/s,波形波幅差异较大.动作电位的面积、频率及峰值变异系数的统计学分析,表明不同刺激状态下感觉动作电位的幅度、频率和发放模式间均存在差异.功能谱分析发现压力性刺激下,神经动作电位的高频成份增加.结论:自制的神经束内微电极可以敏感地记录到不同刺激形式时感觉信号发放的变化,为我们采集分析感觉信息提供良好的界面,用于电子假肢的反馈控制.

速读

可穿戴式＂电子假肢＂亮相美国加州医院 5月25日,美国加利福尼亚圣克拉拉医院为一名24岁的车祸致残者成功安装了＂电子假肢＂。这一可穿戴式的假肢按照机器人原理制作,用电池供电,能够在较短时间内使肢体残疾者恢复站立行走。

肌电手、电子眼和电子喉

由于意外事故或其他原因致使人的肢体残废,该怎么办呢?有时,我们看到断腿者安装了假腿用以支撐身体,断臂者安装了假臂用以装饰,而他们都不具备真腿、真手的基本功能。随着科学技术的发展,人们开始逐步抛弃用木材或者其他制品做的假肢,而是用电子假肢取而代之。电子假肢能够按照大脑的意识完成七八个动作,接近于真肢体的功能。

神经束内微电极采集家兔周围神经电信号的实验研究

目的 介绍采用神经束内微电极 ,采集周围神经的电生理信号的动物模型。方法 对 12只家兔 ,在放大 10倍手术显微镜下将外部绝缘、直径为 60 μm的金属丝 (95 %铂、5 %铱合金 )直接插入其坐骨神经束中作为记录电极 ,神经束外用同样微电极为参考电极 ,远端连接肌电图仪。在神经束插入点近端及远端以钩状电极刺激 ,记录神经束电信号。结果 在 11只家兔后肢中成功地导出电信号 ,1只失败。分析导出的电信号其波形均具有运动及感觉神经动作电位的特征。结论 神经束内微电极可以稳定地记录到周围神经的电信号 。

应用神经束内电极检测人体残肢神经信息

目的 应用自制神经束内电极建立获取残肢神经信息源方法 ,探索神经信号支配运动机制。 方法 用显微外科技术将外部绝缘的直径 60 μm的 95 %铂 5 %铱合金丝直接插入残肢上臂三大神经一神经束中作为记录电极。远端连接肌电图仪 ,患者在清醒状态下用脑意识幻想患侧已失去手各组动作 ,记录电信号。 结果 当患者用脑意识控制幻想患肢动作时 ,肌电图仪可同步显示实时神经信息电信号。 结论 神经束内电极可稳定获取外周神经电信号提供更多的信息源。

植入式神经微电极的设计及神经电信号提取的实验研究

目的利用神经可塑性原理,应用微制造加工技术设计并制作植入式神经微电极,以探索神经电信号提取与应用的可行性。方法以硅片为电极底板,以铂铱合金丝为导线,用微制造加工技术在硅片上开孔,制作成植入式神经微电极。通过显微外科技术将电极植入大鼠坐骨神经内,经放大电路放大后,用示波器观察所提取之电信号。结果电极实物为一1 mm×1 mm的八角形物体,电极一侧为通孔,内径约300 mm,通孔周围镀有铂金,两侧各有1根导线。植入试验提示,植入后3个月,示波器观察到具有神经电信号特征的静息电位、自发电活动及动作电位。结论自行设计与制作的植入式神经微电极可提取神经电信号,该电极在实用性上明显优于目前常用的纵行神经束内电极,为神经假肢的研究提供了电极基础。