MIT研究人员通过在肌肉中植入微小磁珠,实现对肌肉运动的高精度追踪。这种磁测技术有望帮助特定截肢者更自然地控制义肢。
传统神经义肢依赖皮肤表面电极测量肌肉电活动(表面肌电),但信号易受汗液、交叉干扰等影响,且在保持固定长度时信号衰减,难以提供可靠的长度、速度和力矩信息。
磁性测量(magnetomicrometry)在肌肉内植入一对直径约3 mm的钕铁硼磁珠,外部皮肤传感器实时测量磁珠间距离变化,从而计算肌肉长度和收缩速度。磁珠表面覆金和聚对二甲苯(parylene C)以保证生物相容性,测距深度可达6 cm。
在Nature Sensors发表的最新研究中,三名膝下截肢者接受了磁珠植入(每人最多四块踝部肌肉),并同步植入表面和体内电极,以比较三种信号来源:磁测、植入式肌电和表面肌电。受试者在不佩戴义肢的情况下完成屏幕光标移动任务,光标位置对应未来义足踝关节的自由度。
实验结果显示,磁测信号在准确性和稳定性上优于两种肌电方式,能够更可靠地转换为控制指令。研究团队正开展更大规模的临床试验,评估磁珠在实际义肢控制中的表现。
该技术的微创特性(仅两颗磁珠)使其有潜力面向更广泛的截肢人群。研究经费来自MIT杨丽莎中心、NSF研究生奖学金等。
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