48、模块化假肢与智能假肢手：重塑肢体功能的前沿科技

模块化假肢与智能假肢手：重塑肢体功能的前沿科技

模块化假肢的多元应用

模块化假肢（MPL）作为先进的可穿戴机器人系统，在多个领域展现出巨大的应用潜力。
- 脑机接口助力患者使用 ：加州理工学院的一名患者植入了与UPMC 1号患者类似的用于运动解码的设备，但植入位置在顶叶后皮质（PPC）。由于多种因素，患者难以对MPL实现高度直接维度控制。为此，研究团队采用了混合脑机接口（BCI）方法，将来自PPC的目标导向信息与自主机器人操作规划相结合，使患者能够完成如喝水等日常生活活动。
- 截肢患者的福音 ：MPL适用于不同截肢程度的用户，包括腕关节离断、桡骨中段截肢、肱骨中段截肢和肩关节离断等。涵盖单侧和双侧截肢患者、先天性或后天性肢体缺失患者，以及接受或未接受靶向肌肉再神经支配手术和骨整合手术的患者。其模块化特性使其能适应任何截肢水平。对于截肢用户，MPL的控制基于模式识别的机器学习。具体操作流程如下：
1. 用户在脑海中想象用缺失的手臂做出各种动作，同时采集生物信号（肌电图，EMG）。
2. 记录EMG活动模式，并标记所需动作。
3. 从EMG信号中提取信号特征（平均绝对值、曲线长度、过零点和斜率符号变化）。
4. 使用这些训练示例训练线性判别分析分类器。
5. 用户对每个手臂关节的各个方向进行训练，对于手部则训练协调的“抓握”动作。例如，训练拇指和食指的精确抓握时，先将中指、无名指和小指完全弯曲，拇指与食指相对，将此抓握姿势和完全张开姿势、完全闭合的精细捏合姿势保存为关键帧。用户只需想象以特定手部形态闭合手部，假肢就能平滑过渡到各个状态，且过程可随时停止、反转和继续。用户还能自定义功能性