國產(chǎn)機器人“神工一號”實現(xiàn)意念控制

一名癱瘓少年在腦控機械外骨骼的幫助下，為今年的巴西世界杯開球，這項神奇的技術(shù)其實離國人并不遙遠。

今天，天津大學(xué)和天津市人民醫(yī)院發(fā)布了雙方共同研制的人工神經(jīng)康復(fù)機器人系統(tǒng)“神工一號”，這是全球首臺適用于全肢體中風(fēng)康復(fù)的“純意念控制”人工神經(jīng)機器人系統(tǒng)。與在世界杯上亮相的腦控機械外骨骼相比，“神工一號”能夠真正實現(xiàn)大腦皮層與肌肉活動的同步耦合，做到身隨意動、思行合一。

發(fā)布會現(xiàn)場，一位偏癱病人通過這一系統(tǒng)能夠“指揮”自己原本無法動作的肢體完成相應(yīng)動作。項目主要負責(zé)人、天津大學(xué)精儀學(xué)院教授明東說，中風(fēng)患者是因為中樞神經(jīng)或者周邊神經(jīng)受損，大腦無法發(fā)出正確指令，或者指令無法傳輸?shù)街苓吷窠?jīng)。這套系統(tǒng)不僅要正確、快速解碼腦部信號，“重塑”中樞神經(jīng)，還仿生構(gòu)筑了一條完整的“人工神經(jīng)通路”，把人體受損的中樞神經(jīng)和周邊神經(jīng)連通起來。它需要首先提取體驗者的腦電數(shù)據(jù)，隨后通過腦電的異步“腦-機接口”技術(shù)模擬中樞神經(jīng)通路，解碼體驗者的運動意念信息，進而驅(qū)動多級神經(jīng)肌肉電刺激技術(shù)模擬周邊神經(jīng)通路，刺激癱瘓肢體產(chǎn)生對應(yīng)動作。

該系統(tǒng)包括無創(chuàng)腦電傳感模塊、想象動作特征檢測模塊、運動意圖識別模塊、指令編碼接口模塊、刺激信息調(diào)理模塊、刺激電流輸出模塊6部分。體驗者需要把裝有電極的腦電探測器戴在頭部，并在患病肢體的肌肉上安裝電極。其中，“腦-機接口”可以無創(chuàng)讀取腦電信息，不再需要把芯片植入到大腦或者脊髓中，就可以較為準確地讀取人的意念。

據(jù)明東介紹，腦控機械外骨骼是利用被動機械牽引，非肌肉主動收縮激活。而“神工一號”則利用神經(jīng)肌肉電刺激，模擬神經(jīng)沖動的電刺激引起肌肉產(chǎn)生主動收縮，帶動骨骼和關(guān)節(jié)產(chǎn)生自主動作，與人體自主運動原理一致。這一點對于病人來說意義重大，他們借助“神工一號”不僅能夠完成相應(yīng)動作，還能加快康復(fù)進程。天津市人民醫(yī)院康復(fù)科主任、天津市康復(fù)醫(yī)學(xué)研究所所長杜金剛表示，這在康復(fù)醫(yī)學(xué)上是重大突破。