50、上肢假肢的感官反馈与未来发展

上肢假肢的感官反馈与未来发展

1. 感官反馈的类型与实现

在假肢技术中，感官反馈是提升假肢使用体验和功能的关键。目前，主要的感官反馈类型包括触觉、疼痛和本体感觉。
- 触觉反馈
- 实现方式 ：通过直接神经刺激为上肢截肢者提供纹理粗糙度的感觉。研究人员基于SA机械感受器力学，使用Izhikevich神经元模型进行神经刺激。例如，向截肢者展示不同表面粗糙度的纹理，截肢者依靠刺激产生的触觉来识别更粗糙的纹理。
- 面临问题 ：在日常活动中，非侵入性刺激电极可能会移位或脱落，影响向目标神经的电传导路径。为此，研究人员开发了一种控制策略，通过监测非侵入性刺激电极的阻抗，以在日常体力活动中持续提供正确水平的感官反馈。
- 疼痛反馈 ：虽然疼痛是一种不期望的感觉，但它能为保护身体提供有价值的信息。研究人员通过在假肢中实现自主疼痛反射，使假肢能够以逼真的方式识别和应对疼痛刺激。神经刺激信号使用神经形态框架产生，模拟了机械感受器和伤害感受器的功能。
- 本体感觉反馈
- 重要性 ：本体感觉是闭环手部操作中的主要反馈形式之一，它有助于引导手部运动，与触觉反馈相辅相成，使个体能够更全面地理解和表征任何运动或物体操作。
- 实现情况 ：研究人员通过在截肢者的正中神经和尺神经中植入微电极阵列，识别出了一些本体感觉反馈的实例。例如，一名截肢者能够感知17种不同的本体感觉，而另一名只能感知一种。此外，对接受靶向肌肉再支配（T