研究表明，动力假肢踝关节可以恢复截肢者的多种功能

北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)和北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)最近的一项案例研究表明，通过训练，动力假肢踝关节的神经控制可以恢复多种能力，包括在非常具有挑战性的表面站立和下蹲。研究人员目前正在与更大范围的研究参与者合作，看看这些发现的适用性有多大。

“这个案例研究表明，使用这些是可能的神经控制技术，其中设备响应电信号该研究的通讯作者海伦·黄说:“机器人可以从病人的肌肉中提取能量，帮助病人使用机器人假肢踝关节更自然、更直观地移动。”黄是北卡州立大学和北卡州立大学联合生物医学工程系杰克逊家族杰出教授。

该研究的第一作者、联合生物医学工程系的博士候选人亚伦·弗莱明(Aaron Fleming)说:“这项研究表明，这些技术可以让患者做比我们之前认为可能做的更多的事情。”

大多数关于机器人假肢脚踝的研究都仅关注使用自主控制的行走。在这种情况下，自主控制意味着虽然穿着假肢的人决定是否行走或站立，但这些动作所涉及的良好动作是自动发生的 - 而不是因为佩戴者正在做的任何事情。

黄，弗莱明和他们的合作者想知道，如果截肢者一起使用物理治疗师，那么在具有神经控制的动态假肢脚踝上训练的截肢者，那将发生什么，这是典型的假体挑战的活动。随意是否有可能在人们在走路之外用脚踝制作的许多日常运动中重新获得更大的控制范围？

在这项研究中，有动力的假肢读取了小腿两块残留肌肉的电子信号。这些小腿肌肉负责控制脚踝的运动。假体技术使用研究人员开发的控制范式，将肌肉发出的电信号转换成控制假体运动的命令。

研究人员与一名研究参与者进行了合作，该参与者在膝盖和脚踝的中间位置失去了一条腿。参与者安装了动力假体踝关节并进行了初步评估。然后病人有5个培训课程有一个物理治疗师，每个持续大约两个小时，在两周半的过程中。培训完成后，参与者进行了第二次评估。

训练后，研究参与者能够完成各种以前很难完成的任务，比如在没有任何外部帮助的情况下从坐到站，或者蹲着把东西从地上捡起来，而身体其他部分的动作没有得到补偿。但最显著的差异之一是研究参与者的稳定性，无论是站着还是移动。这反映在两种经验评估中——比如测试病人站在泡沫上时的稳定性——以及病人对自己稳定性的信心水平。

“模仿自然控制的概念脚踝非常简单，”黄说。“但这个概念的实施要复杂得多。它需要训练人们使用残留的肌肉来驱动新的假肢技术。这个案例研究的结果是戏剧性的。这只是一项研究，但它向我们展示了什么是可行的。”

弗莱明说:“当人们使用电动假体设备时，也会产生深刻的情感影响，这种设备是通过读取他们身体产生的电子信号来控制的。”“这与人们的直观动作更相似，这可能会对人们使用义肢的反应产生很大的影响。”

研究人员已经让更多的人接受训练范式，并扩大他们的测试以评估其结果培训。

在这项技术得到更广泛的应用之前，研究人员还想进行真实世界的beta测试——让人们在日常生活中使用机器人假肢。

“对于任何假肢对于下肢的设备，你必须确保该设备是一致的和可靠的，这样当人们使用它时，它就不会出现故障，”黄说。

弗莱明说:“现在的动力假肢非常昂贵，而且不在保险范围内。”“因此，这些技术的使用存在一些问题。通过尝试恢复对这类活动的正常控制，这项技术能够真正提高截肢患者的生活质量和社区参与。如果这意味着提高个人的整体健康水平，那么未来这些昂贵的设备将更有可能被保险覆盖。”

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