脑-机-腿接口恢复中风后运动

Skoltech的研究人员设计了一种新的方法，用于受伤或中风后的腿部康复，该方法使用脑机接口和通过皮肤传递的脊柱电刺激。该解决方案由该研究所神经与工程中心的科学家开发，结合了虚拟现实技术，使瘫痪患者能够重新控制下肢，并通过重新建立运动和意图之间的联系来掌握自然运动。该系统在第四届神经技术和神经接口国际会议上提出。

“中风后患者以及在某种程度上经历过中风的患者脊髓损伤他们经常需要进行康复治疗，以试图重新连接大脑中运动受影响肢体的意图和实际的肌肉运动，”该研究的主要作者、Skoltech研究实习生伊万·尼年科评论道。

“我们团队的成就是，我们设计了一个培训系统，它汇集了以下所有方面虚拟现实耳机提示患者开始向虚拟目标运动，并创造独立运动的幻觉，神经接口记录患者移动的意图，机器人通过我们自己的软件以自然的方式移动腿，以及脊髓的经皮电刺激，粗略地说，这放大了来自大脑的信号。”

的神经接口研究人员使用的是一种现成的设备，一种带有电极的帽子，可以捕捉到大脑的电活动。然而，科学家们对软件部分进行了增强，他们修改了负责识别移动意图的协议。

该机器人由库卡制造，是一个工业协作机械手，配备了高精度的扭矩传感器。它能够引导患者的腿朝着他们在虚拟现实中选择的目标相应的方向前进。该团队编写了特殊的软件，使机器人能够模拟自然的肢体运动，重现健康人的腿部运动轨迹。

VR眼镜会显示患者试图将腿移向的多个目标。一旦想要的动作被大脑读出脑机接口和机器人做这个动作时，病人可以看到他们的肢体在虚拟现实中移动，但机器人助手是看不见的。这使得运动被认为是由大脑发起和控制的，有助于连接大脑和肌肉之间的鸿沟。

最后，该系统的最后一个组成部分是通过贴在患者背部的电极对脊髓进行无创电刺激。这背后的想法是，神经元可能从大脑中获得了所谓的亚阈值信号，这些信号的强度不足以导致激活。外部电刺激可以克服这一障碍，并导致可靠的神经连接的形成，最终在没有人工支持的情况下也能正常工作。

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根据国际机器人联合会的数据，2021年医疗机器人的销量增长了23%。全球共售出14823台医疗机器人，主要是手术机器人和康复机器人。我们的研究是了解患者对关键功能需求的重要一步。有可能，与医院合作，我们可以为俄罗斯市场开发康复机器人，以提高我国残疾人的生活质量，”该研究的合著者副教授Dzmitry Tsetserukou说;他是Skoltech智能空间机器人实验室的负责人，有在日本为护士培训开发康复机器人和虚拟现实系统的经验。

尼年科说:“在这种方法被临床应用之前，还有很多工作要做。”“我们计划正式确立该系统的有效性，并添加一些游戏化功能，希望患者会喜欢并觉得有用。”