感覺反饋對截肢者探索環境并與其互動非常重要?,F在,研究人員開發出一種能將熱信息從假肢傳遞給截肢者的設備,從而使截肢者能夠感知外界溫度并做出反應。這個名為MiniTouch的設備,使用現有電子設備,可以集成到商用假肢中,而且不需要額外手術。借助該設備,一位57歲的橈骨截肢者能夠區分不同溫度的物體,并感知到與其他人的身體接觸。相關研究近日發表于細胞出版社旗下《醫學》期刊。
“這是一個非常簡單的想法,可以很容易地集成到商業假肢中?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、瑞士洛桑聯邦理工學院和圣安娜高等學校的Silvestro Micera說,“溫度是恢復手臂假肢感覺的最后領域之一。這是我們第一次真正接近恢復截肢者的全部感覺?!?/span>
該團隊之前展示了他們的熱敏技術可以恢復17/27截肢者的被動熱感知。新研究表明,MiniTouch可以很容易地集成到商業假肢中,并在感覺和運動神經元反饋任務中實現主動熱感知。
除了感知冷熱外,熱信息還可以改善截肢者的體感和情感觸摸能力?!疤砑訙囟刃畔⒛苁褂|摸的感覺更接近一般人?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、洛桑聯邦理工學院的Solaiman Shokur說,“我們認為,擁有感知溫度的能力可以讓截肢者有‘這只手是我的’的感覺?!?/span>
為了做到這一點,他們將MiniTouch集成到一名37年前接受過橈骨截肢的57歲男性的假體中,并測試了他區分不同溫度物體和不同材料物體的能力。結果顯示,使用MiniTouch后,他能夠區分3個視覺上無法區分的瓶子:冷水(12℃)、冷水(24℃)或熱水(40℃),準確率為100%。相比之下,不借助該設備時,他的準確率僅為33%。MiniTouch還提高了他快速準確分類不同溫度的金屬立方體的能力。
Shokur說:“當你用機械手達到一定的靈巧程度時,你真的需要有感官反饋,才能充分發揮機械手的潛力?!?/span>
MiniTouch還提高了參與者在蒙眼時區分人臂和假臂的能力,從沒有設備的60%準確率提高到有設備的80%。然而,與人體手臂相比,假肢感知觸覺的能力仍然有限,研究人員推測,這是由于感知其他非熱感覺(如皮膚柔軟度和質地)的限制。目前,已有技術可實現這些感覺的輸入,下一步工作是將這些技術整合到一個假肢上。
“我們現在的目標是開發一個集觸覺、本體感覺和溫度感覺于一體的多模態系統?!盨hokur說,“有了這種系統,假肢也能告訴你‘這個又軟又熱’,或者‘這個又硬又冷’?!?/span>
研究人員表示,從技術角度來看,該技術已經能夠應用,但在進入臨床之前還需要進行更多的安全測試。他們計劃進一步改進該設備,使其更容易安裝。研究人員還計劃整合來自截肢者幻肢上多個點的熱信息——例如,允許人們區分拇指和其他手指上的熱感和觸覺,這可能有助于他們抓住熱飲,并激活手背的感覺,從而讓截肢者感覺到另一個人在觸摸他們的手,從而改善人際關系。