據第二次殘疾人抽樣調查顯示,我國共有截肢患者226萬人,對假肢的設計與制造技術有著龐大需求。同時,作為全球殘疾人最多的國家,長期以來,我國高端假肢產品被國外企業壟斷。
在1月9日舉行的國家科學技術獎勵大會上,上海交通大學朱向陽團隊“靈巧假肢及其神經信息通道重建技術”榮獲國家技術發明獎二等獎,團隊歷時十余年研究,在操作感知一體化假肢機構設計和神經信息通道重建方面突破了一系列關鍵技術,研制出了具有自主知識產權的神經控制多自由度智能靈巧假肢,不僅能復現人手90%的動作,更能直接受控于人腦,“隨心而動”。
朱向陽團隊介紹,“歐美發達國家持續加大對假肢研究的投入,提出了再造人手功能的目標,近5年內,相繼推出了一系列智能靈巧假肢的第一代產品。”我國在該項目上圍繞“人手操作和感知功能再造”“假肢的神經信息通道重建”兩大難題,在欠驅動假肢機構與傳感系統設計、神經控制接口設計、接口閉環交互訓練等方面突破了多項關鍵技術,發明了肌電和近紅外光譜集成化傳感器、多通道電刺激器、多自由度假肢機械本體、仿生靈巧手腕等新裝置,建立了靈巧假肢設計、制造與應用的技術體系。同時,生機接口的閉環交互訓練范式大幅度提高了長期截肢伴肌電功能退化患者對靈巧假肢的使用能力,其多模式操作訓練周期從7至10天縮短至24小時之內。
該項目成果自2009年投入研制后,2至6自由度靈巧假肢系列產品的各項主要性能指標都處于全球同類產品的優良水平,不僅在我國殘疾人康復機構廣泛使用,還出口巴西、南非、印度、土耳其等國家。據透露,近3年來,新增產值5555萬元,新增利潤1683萬元。
其中,SJT-6假肢曾于一年內完成了上百例截肢患者的應用試驗,95%以上的患者表示,假肢的手功能明顯增多,動作的控制準確率也變強了。“對于6種之內的動作模式,只需要5到10分鐘的小樣本訓練就能完成操作控制,穩定控制訓練周期也不超過24小時,不僅佩戴舒適,也大大方便了患者的使用。”
該團隊成果研制的智能靈巧假肢實現了與國外第一代靈巧假肢產品的時間與技術同步,不僅打破了歐美技術壟斷及殘疾人難以承受的價格壟斷,也為我國更多截肢患者的“重建肢體運動功能”提供了技術保障,帶動了假肢行業的技術進步。