[發(fā)明專利]截肢上肢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的重建方法及重建神經(jīng)與假肢接口方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210567022.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN103892944A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李光林;楊琳;吳鳳霞;張良清;田嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): A61F2/72
• 分類號(hào): A61F2/72
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 生啟;吳平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種截肢上肢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的重建方法及重建神經(jīng)與假肢接口方法。

背景技術(shù)

近幾十年以來，從截肢者殘留肢體表面記錄的肌電信號(hào)(electromyogram，EMG)被廣泛用于人工上肢的控制中。利用肌電信號(hào)與肢體動(dòng)作之間的直接關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過電機(jī)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)假肢控制，有望為截肢者提供一種多功能、直覺(仿生)操控的假肢系統(tǒng)。目前的肌電假肢利用一對(duì)殘留肌肉（主縮肌與拮抗肌）所產(chǎn)生的肌電信號(hào)控制一個(gè)動(dòng)作自由度。遺憾的是截肢后，肌電信息源是有限的，截肢的程度越高，殘留的肢體肌肉越少，而需要恢復(fù)的肢體動(dòng)作越多。例如，對(duì)于整條手臂截肢者，能用于肌電假肢控制的肌電信息源幾乎全部喪失，而需要恢復(fù)上肢的所有4個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作（手、腕、肘和肩），根本無法使用目前的肌電假肢系統(tǒng)。

為了獲取更多的假肢控制信息，人們提出了基于神經(jīng)-機(jī)器接口技術(shù)(Neural-Machine?Interface，NMI)的神經(jīng)假肢（neuroprosthesis）的設(shè)想。截肢后，截肢者的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)一般是健全的，只是他們喪失了執(zhí)行動(dòng)作的肢體。當(dāng)通過想象(imagine)用幻影手臂(phantom?arm)做某一動(dòng)作時(shí)，和正常人一樣，截肢者的大腦將產(chǎn)生相應(yīng)的神經(jīng)信號(hào)，并通過神經(jīng)系統(tǒng)傳輸?shù)綒埓嬷w。利用神經(jīng)-機(jī)器接口技術(shù)捕獲神經(jīng)控制信號(hào)，經(jīng)對(duì)捕獲的神經(jīng)控制信號(hào)解碼(decoding)，可以預(yù)測(cè)截肢者想要執(zhí)行的肢體動(dòng)作，并根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果去控制假肢。這種基于神經(jīng)信息的控制方法能實(shí)現(xiàn)多功能、有直覺的假肢控制。兩種主要的神經(jīng)-機(jī)器接口技術(shù)是：腦-機(jī)接口（Brain-Computer?Interface，BCI）技術(shù)和周圍神經(jīng)接口(Peripheral?Nerve?Interface，PNI)技術(shù)。BCI技術(shù)是直接從大腦皮層測(cè)量神經(jīng)電信號(hào)或從頭皮表面測(cè)量腦電信號(hào)作為假肢控制信號(hào)；PNI技術(shù)是通過植入肢體內(nèi)的電極(陣)直接測(cè)量周圍神經(jīng)所傳輸?shù)纳窠?jīng)電信號(hào)，并將測(cè)量的信號(hào)傳輸?shù)襟w外作為假肢控制信號(hào)。

針對(duì)截肢后可用于人工假肢控制的肌電信息源有限或完全喪失，不能實(shí)現(xiàn)多功能假肢自主神經(jīng)控制。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能產(chǎn)生較強(qiáng)的肌電信息的截肢上肢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的重建方法及重建神經(jīng)與假肢接口方法。

一種截肢上肢運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的重建方法，包括如下步驟：

在上肢截肢者體內(nèi)選擇目標(biāo)肌肉；及

從上肢截肢者的殘端將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在目標(biāo)肌肉。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述目標(biāo)肌肉選自胸大肌、胸小肌及背肌中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支的數(shù)目將目標(biāo)肌肉分割為對(duì)應(yīng)的獨(dú)立的肌區(qū)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述從上肢截肢者的殘端將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在目標(biāo)肌肉的步驟中，先將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支分離暴露，除去神經(jīng)主支末端的疤痕組織再進(jìn)行種植。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述從上肢截肢者的殘端將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在目標(biāo)肌肉的步驟中，通過所述上肢截肢者的鎖骨下方將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在所述目標(biāo)肌肉的腹面肌束內(nèi)，并對(duì)神經(jīng)終止點(diǎn)做肌束縫合的包埋處理。

一種重建神經(jīng)與假肢接口方法，包括以下步驟：

在上肢截肢者體內(nèi)選擇目標(biāo)肌肉；

從上肢截肢者的殘端將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在目標(biāo)肌肉；

將肌電電極置于目標(biāo)肌肉的表面；

通過解碼裝置或分析裝置分析由目標(biāo)肌肉產(chǎn)生的肌電信號(hào)；及

根據(jù)所述肌電信號(hào)通過控制器控制多功能假肢完成相應(yīng)的動(dòng)作。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述目標(biāo)肌肉選自胸大肌、胸小肌及背肌中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支的數(shù)目將目標(biāo)肌肉分割為對(duì)應(yīng)的獨(dú)立的肌區(qū)，每一個(gè)神經(jīng)主支種植在一個(gè)肌區(qū)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述從上肢截肢者的殘端將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在目標(biāo)肌肉的步驟中，先將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支分離暴露，除去神經(jīng)主支末端的疤痕組織再進(jìn)行種植。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述從上肢截肢者的殘端將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在目標(biāo)肌肉的步驟中，通過所述上肢截肢者的鎖骨下方將需要重建的臂叢神經(jīng)的神經(jīng)主支種植在所述目標(biāo)肌肉的腹面肌束內(nèi)，并對(duì)神經(jīng)終止點(diǎn)做肌束縫合的包埋處理。