由天津大學(xué)和天津市人民醫(yī)院發(fā)布了雙方共同研制的人工神經(jīng)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)“神工一號(hào)”，這是全球首臺(tái)適用于全肢體中風(fēng)康復(fù)的“純意念控制”人工神經(jīng)機(jī)器人系統(tǒng)。與在世界杯上亮相的腦控機(jī)械外骨骼相比，“神工一號(hào)”能夠真正實(shí)現(xiàn)大腦皮層與肌肉活動(dòng)的同步耦合，做到身隨意動(dòng)、思行合一。

 

　　發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，一位偏癱病人通過這一系統(tǒng)能夠“指揮”自己原本無法動(dòng)作的肢體完成相應(yīng)動(dòng)作。項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人、天津大學(xué)精儀學(xué)院教授明東說，中風(fēng)患者是因?yàn)橹袠猩窠?jīng)或者周邊神經(jīng)受損，大腦無法發(fā)出正確指令，或者指令無法傳輸?shù)街苓吷窠?jīng)。這套系統(tǒng)不僅要正確、快速解碼腦部信號(hào)，“重塑”中樞神經(jīng)，還仿生構(gòu)筑了一條完整的“人工神經(jīng)通路”，把人體受損的中樞神經(jīng)和周邊神經(jīng)連通起來。它需要首先提取體驗(yàn)者的腦電數(shù)據(jù)，隨后通過腦電的異步“腦-機(jī)接口”技術(shù)模擬中樞神經(jīng)通路，解碼體驗(yàn)者的運(yùn)動(dòng)意念信息，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)多級(jí)神經(jīng)肌肉電刺激技術(shù)模擬周邊神經(jīng)通路，刺激癱瘓肢體產(chǎn)生對(duì)應(yīng)動(dòng)作。

 

　　該系統(tǒng)包括無創(chuàng)腦電傳感模塊、想象動(dòng)作特征檢測(cè)模塊、運(yùn)動(dòng)意圖識(shí)別模塊、指令編碼接口模塊、刺激信息調(diào)理模塊、刺激電流輸出模塊6部分。體驗(yàn)者需要把裝有電極的腦電探測(cè)器戴在頭部，并在患病肢體的肌肉上安裝電極。其中，“腦-機(jī)接口”可以無創(chuàng)讀取腦電信息，不再需要把芯片植入到大腦或者脊髓中，就可以較為準(zhǔn)確地讀取人的意念。

 

　　據(jù)明東介紹，腦控機(jī)械外骨骼是利用被動(dòng)機(jī)械牽引，非肌肉主動(dòng)收縮激活。而“神工一號(hào)”則利用神經(jīng)肌肉電刺激，模擬神經(jīng)沖動(dòng)的電刺激引起肌肉產(chǎn)生主動(dòng)收縮，帶動(dòng)骨骼和關(guān)節(jié)產(chǎn)生自主動(dòng)作，與人體自主運(yùn)動(dòng)原理一致。這一點(diǎn)對(duì)于病人來說意義重大，他們借助“神工一號(hào)”不僅能夠完成相應(yīng)動(dòng)作，還能加快康復(fù)進(jìn)程。

 

　　據(jù)悉，研發(fā)“純意念控制”人工神經(jīng)機(jī)器人系統(tǒng)歷時(shí)10年，是國(guó)家“863”計(jì)劃、“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃和國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目，在復(fù)合想象動(dòng)作信息解析與處理、皮層—肌肉活動(dòng)同步耦合優(yōu)化、中風(fēng)后抑郁腦電非線性特征提取與篩查等關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破，目前已擁有包括23項(xiàng)授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利、1項(xiàng)軟件著作權(quán)在內(nèi)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)集群。