新一代假肢发展基金

一组研究人员伍斯特理工学院将获得100万美元的联邦和州拨款,用于推进神经义肢的关键发展——下一代假肢有一天将被永久植入体内,实现自然肢体的大部分动作和功能。

大部分资金来自美国陆军远程医疗和先进技术研究中心(TATRC)的军事截肢者研究项目授予WPI生物工程研究所(BEI)的一项为期两年的86万美元拨款。化学和生物化学教授、BEI主任W. Grant McGimpsey说:“人类对更好、更有功能的假肢设备有很大的需求,特别是对我们在伊拉克和阿富汗受了重伤的士兵来说。”“因此,我们很高兴能得到这笔资金,使我们的工作得以开展。我们正在对这项研究采取全面的方法,研究如何利用我们在WPI的专业知识来填补空白并推动该领域的发展。”

此外,WPI还将从约翰·亚当斯创新研究所(Massachusetts Technology Collaborative的经济发展部门)获得15万美元的拨款,用于开展市场评估、战略规划和业务发展活动,以支持中心的发展。并将于2009年在WPI举办一场全国神经义肢会议。MTC的约翰·亚当斯创新研究所主任Pat Larkin说:“WPI神经修复术中心创建的创新活动的合作和联系极大地改善了该地区、整个英联邦以及其他地区医疗设备行业的增长条件。”

TARTC拨款由美国参议员爱德华·m·肯尼迪和约翰·克里以及国会议员詹姆斯·p·麦戈文资助,将覆盖WPI假肢研究的三个领域:控制信号处理、神经系统集成和设备与身体之间的组织界面。

WPI的电子和计算机工程副教授Ted Clancy将领导信号处理工作。他的实验室将研究控制正常肌肉活动的电信号,并将这些知识应用于加强对假肢的控制。克兰西将利用专门的技术和算法,测量和分析健康志愿者前臂肌肉上传播的信号,并记录受试者手腕和手指的相关动作和力量。目前的假肢通常依靠残体肌肉组织来控制。克兰西的工作可以提高当前假肢的控制技术,同时也奠定了基础为信号处理假肢连接到神经系统,这样他们就可以被大脑直接控制并提供感官反馈到大脑,如肢体取向、表面温度、等等。

BEI的研究助理教授Stephen Lambert将指导最终将外部假肢装置与神经系统连接所需的基础科学研究。欧洲杯线上买球他的团队将尝试在人造表面(如玻璃、黄金或硅树脂)上引导神经元的生长,使它们的轴突沿着材料上蚀刻的通道延伸。欧洲杯足球竞彩轴突是由神经元延伸而来的细长纤维,在神经系统中传递电脉冲。轴突束形成神经。发育完全的轴突被一层髓鞘覆盖,髓鞘是一种脂肪状物质,它能隔离轴突并帮助它们高效工作,就像绝缘电线的橡胶或塑料涂层一样。兰伯特的团队将在实验室中尝试在不同的表面实现可预测的神经元生长和轴突髓鞘化。

无论它们是由神经系统还是残余肌肉活动控制的,WPI研究人员设想的先进假肢将与身体有永久的连接。一根固定的金属或复合桩将被放置到骨头中,然后多层组织将在桩周围整合。通过TATRC项目,WPI团队将从两个层面研究组织界面。生物医学工程副教授George Pins将专注于皮肤的最表层,即表皮,并研究这些皮肤细胞如何与各种post材料相互作用。欧洲杯足球竞彩生物医学工程副教授克里斯汀·比里尔(Kristen Billiar)将研究皮肤组织的更深层,也就是真皮,以分析真皮对与假肢整合相关的压力和运动的反应。其原理是诱导真皮层细胞在植入的桩周围形成更牢固的结合,为表皮提供基础,然后表皮会在桩周围形成一个紧密而灵活的密封,以防止感染。

“我们的计划具有我们希望对现有的假肢技术产生直接影响的组成部分,并且还将解决一些必须回答的一些基本研究问题,如果我们达到具有晚期神经治疗的目标,完全与骨骼和组织完全集成并在控制神经系统的控制下,“麦格明斯说。

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