隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于假肢的種類(lèi)和應(yīng)用展現(xiàn)了越來(lái)越高科技的趨勢(shì)，目前最先進(jìn)最前沿的假肢項(xiàng)目當(dāng)然是腦控假肢了。目前腦控假肢分兩種，一種是以腦電(EEG)作為信號(hào)源，另一種以腦磁作為信號(hào)源。下面，小編就分別來(lái)介紹一下兩種腦控假肢的原理及應(yīng)用。

1、以腦電(EEG)作為信號(hào)源

腦電活動(dòng)本質(zhì)上是中樞神經(jīng)系統(tǒng)工作中神經(jīng)和突促所產(chǎn)生的電噪聲。早在1875年，英國(guó)生理學(xué)家RichardCaton就從兔腦和猴腦中記錄到了微弱 的電流。腦科學(xué)的研究表明，腦電活動(dòng)與運(yùn)動(dòng)信息問(wèn)存在某種聯(lián)系。如果能將EEG或它的某些分量轉(zhuǎn)化為一種新的輸出通道，與外界進(jìn)行信息交換與控 制，就可以用來(lái)控制假肢。 為此，很多學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的研究。文獻(xiàn)嘲將短潛伏期視覺(jué)誘 發(fā)電位(VEP)的幅度變化經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)分析，轉(zhuǎn)化為神經(jīng)肌肉控制器的輸入，實(shí)現(xiàn)膝蓋的伸展控制，準(zhǔn)確率可以達(dá)到95%。Pfurtscheller等設(shè)計(jì)了一種 腦一計(jì)算機(jī)接口裝置(BCIs)，能夠根據(jù)使用者的想象的運(yùn)動(dòng)來(lái)分析識(shí)別手指 運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確率約70%，并且可以區(qū)分左手和右手的想象運(yùn)動(dòng)。Roberts等給 出了一種基于單通道差分EEG信號(hào)的更快速和更精確的實(shí)時(shí)BCIs接口系統(tǒng)，檢測(cè)到的EEG信號(hào)通過(guò)一個(gè)8階AR模型和貝葉斯邏輯分類(lèi)器對(duì)所得到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，控制鼠標(biāo)的上下運(yùn)動(dòng)，整體性能達(dá)82%。

利用從頭皮記錄的腦電EEG活動(dòng)作為信息源，不需要神經(jīng)肌肉控制，這樣即使最嚴(yán)重的殘疾患者也能夠使用。而且電刺激不會(huì)對(duì)腦電信號(hào)的記錄產(chǎn)生影響。然而腦電過(guò)程是非常復(fù)雜的，目前對(duì)它的研究也只是有限的。在構(gòu)造一個(gè)完全由腦電控制的系統(tǒng)上還有賴(lài)于腦科學(xué)研究的巨大突破，尚有很長(zhǎng)的路要走。

2、以腦磁作為信號(hào)源

肌肉與神經(jīng)體內(nèi)的電流會(huì)產(chǎn)生外部磁場(chǎng)，如心磁、腦磁等。關(guān)于生物磁的第一次可靠的實(shí)驗(yàn)測(cè)量是在1963年由Baule和McFee完成的，他們用兩個(gè)并排的線(xiàn)圈(梯度計(jì))第一次記錄了心磁。幾年后，S.Williamson等人 證實(shí)，使用二階梯度計(jì)可以在背景噪聲較強(qiáng)的環(huán)境(如市區(qū))且無(wú)磁屏蔽的條件下，測(cè)量出腦磁信號(hào)，從而促進(jìn)了生物學(xué)的發(fā)展。

發(fā)展腦磁控制的假肢，首先應(yīng)該解決的是如何構(gòu)造人機(jī)接口，以便在腦磁信號(hào)和假肢控制指令之間建立起合理的映射關(guān)系。然而，由于腦磁的復(fù)雜性，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)剛剛起步，對(duì)它的研究尚停留在腦外科手術(shù)內(nèi)重要功能區(qū)域的確定、腦功能性不足的病理評(píng)估等。將其應(yīng)用于假肢控制也只能處于探索階段。

上述控制信息源的缺陷迫使康復(fù)工作者們?yōu)閷ふ倚碌男畔⒃炊恍概?/span>力。神經(jīng)信號(hào)被認(rèn)為是一種最理想的模式。它不僅不受人體疲勞程度的影響，重復(fù)再現(xiàn)性高，而且神經(jīng)信息彼此之間互不干擾，具有極佳的清晰度。

許多研究還證實(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)具有可塑性，不僅表現(xiàn)為對(duì)外界各種刺激的代償與適應(yīng)能力，更重要的是在結(jié)構(gòu)與功能上具有損傷后修復(fù)或重建的能神經(jīng)信息的上述特征為發(fā)展具有更為逼真仿生功能的高效多自由度上肢假肢奠定了基礎(chǔ)。基于此，Wan等提出了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)把人體上肢神經(jīng)信號(hào) 轉(zhuǎn)化為控制指令來(lái)控制假肢的思想。許多學(xué)者也在采用神經(jīng)信息控制假肢技 術(shù)上作了有益的探討，并取得了一下共識(shí)：