感覺反饋對截肢者探索環(huán)境并與其互動非常重要。現(xiàn)在，研究人員開發(fā)出一種能將熱信息從假肢傳遞給截肢者的設(shè)備，從而使截肢者能夠感知外界溫度并做出反應(yīng)。這個名為MiniTouch的設(shè)備，使用現(xiàn)有電子設(shè)備，可以集成到商用假肢中，而且不需要額外手術(shù)。借助該設(shè)備，一位57歲的橈骨截肢者能夠區(qū)分不同溫度的物體，并感知到與其他人的身體接觸。相關(guān)研究近日發(fā)表于細胞出版社旗下《醫(yī)學(xué)》期刊。
“這是一個非常簡單的想法，可以很容易地集成到商業(yè)假肢中。”論文通訊作者、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和圣安娜高等學(xué)校的Silvestro Micera說，“溫度是恢復(fù)手臂假肢感覺的最后領(lǐng)域之一。這是我們第一次真正接近恢復(fù)截肢者的全部感覺。”
該團隊之前展示了他們的熱敏技術(shù)可以恢復(fù)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(yè)假肢中，并在感覺和運動神經(jīng)元反饋任務(wù)中實現(xiàn)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。“添加溫度信息能使觸摸的感覺更接近一般人。”論文通訊作者、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)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。”
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(qū)分不同溫度物體和不同材料物體的能力。結(jié)果顯示，使用MiniTouch后，他能夠區(qū)分3個視覺上無法區(qū)分的瓶子：冷水（12℃）、冷水（24℃）或熱水（40℃），準(zhǔn)確率為100%。相比之下，不借助該設(shè)備時，他的準(zhǔn)確率僅為33%。MiniTouch還提高了他快速準(zhǔn)確分類不同溫度的金屬立方體的能力。
Shokur說:“當(dāng)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(fā)揮機械手的潛力。”
MiniTouch還提高了參與者在蒙眼時區(qū)分人臂和假臂的能力，從沒有設(shè)備的60%準(zhǔn)確率提高到有設(shè)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(zhì)地）的限制。目前，已有技術(shù)可實現(xiàn)這些感覺的輸入，下一步工作是將這些技術(shù)整合到一個假肢上。
“我們現(xiàn)在的目標(biāo)是開發(fā)一個集觸覺、本體感覺和溫度感覺于一體的多模態(tài)系統(tǒng)。”Shokur說，“有了這種系統(tǒng)，假肢也能告訴你‘這個又軟又熱’，或者‘這個又硬又冷’。”
研究人員表示，從技術(shù)角度來看，該技術(shù)已經(jīng)能夠應(yīng)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(shè)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(qū)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(guān)系。
