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Phantom Neuro 在墨尔本完成首批肌-机接口植入,两名患者用其控制假肢

完成首例“肌-机接口”植入手术,植入式肌电技术商业化加速

AI 导读

Phantom Neuro 在澳大利亚墨尔本完成首批肌-机接口植入手术,两名患者植入其 2 厘米 × 10 厘米的皮下装置,用于记录前臂肌电信号并转化为假肢操控指令。

推荐理由

原文交代了两名受试者的手术时长、植入位置和早期信号表现,可据此判断皮下肌电方案目前所处的临床阶段。

正文

近日,澳大利亚墨尔本完成首批新型“肌-机接口(muscle-machine interface)”植入手术。两名接受了该植入物可以实现假肢

操控

。

目前,已投入使用或处于研发阶段的动力假肢控制方案,主要通过捕捉来自大脑、周围神经或肌肉的信号来实现操控。部分方案同样采用肌电图技术,但需要将探针深入肌肉内部;涉及大脑传感器的植入手术,侵入性则更强。

本次植入手术所使用的产品由总部位于美国得克萨斯州奥斯汀市的 Phantom Neuro 公司研发。该装置尺寸为 2 厘米 × 10 厘米,植入前臂皮下,环绕前臂放置,用于记录肌肉中的电信号,这一过程被称为肌电图(EMG)记录。随后,这些信号经过处理,被转化为控制各类假肢设备的指令。

创始人兼首席执行官康纳·格拉斯(Connor Glass)表示:“这项技术旨在提供出色的操控性能,同时,其植入过程更类似于美容整形手术,而非脑部手术,患者无需住院即可完成。”他解释说,手术需要在皮下开辟一个“囊袋”来放置装置,与常见的美容植入手术类似。若未来需要取出装置,过程预计会比植入时更简单。

01

40分钟的植入手术

来自维多利亚州黑斯廷斯(靠近墨尔本)的 32 岁木匠迈克尔·伊齐(Michael Easy),是首位接受该植入物的患者。据 Phantom Neuro 转述,他表示:“术后最初几天感觉有些酸痛和触痛,但伤口愈合得非常快,整个过程非常顺利,没有出现任何意外。”伊齐还提到,术后两周内,他曾出现一定程度的肿胀。

伊齐的手术持续约一小时,期间仅接受了轻度镇静;包括术前准备在内,整个医疗流程总计耗时约四小时。第二位参与者的手术更快,仅耗时约 45 分钟,同样无需全身麻醉,从入院到出院共用时不到三小时。相比之下,神经植入手术往往需要数小时才能完成。

“Phantom”植入装置包含两排嵌入柔性医用硅胶中的电极,一端配有盘状电子组件,用于处理并无线传输信号。装置中央设有线圈,用于从外部电源获取能量,供电方式与人工耳蜗类似。

虽然在个别患者身上行之有效的方法未必适用于所有人,但该装置的早期表现令人振奋。格拉斯指出,装置获取的肌肉信号强劲且稳定,意图与动作之间的校准状态也可维持数月,而某些体表肌电图(EMG)系统则需要每天重新校准。“这种植入装置让一切变得更简单、更顺畅、更快捷。”伊齐说道。

假肢控制领域的专家对这一概念及其形态设计表示看好,同时希望能有更多公开的技术细节。他们强调,临床研究尚处于早期阶段,该装置的许多方面仍有待验证。北卡罗来纳州立大学(罗利校区)及北卡罗来纳大学(教堂山校区)的生物医学工程师 Helen Huang 表示:“我认为,该装置有望让患者在日常生活中获得更可靠的使用体验,其潜在益处巨大。”

意大利罗马生物医学自由大学(Università Campus Bio-Medico di Roma)的生物医学工程师 Loredana Zollo 指出:“归根结底,这些潜在优势必须转化为用户切实可得的好处,包括更自然、更可靠的假肢控制,更轻松的操作体验,以及在日常活动中更好的表现。”

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为何选择皮下植入?

在评估该装置的成本与效益时,通常会将其与应用较为广泛的体表肌电图(surface EMG)方案进行比较。体表电极置于皮肤表面,放置位置稍有偏差,效果便可能大打折扣。此外,汗水可能改变阻抗,甚至导致电极在皮肤上发生位移;电极压迫皮肤可能引起不适,肢体运动则容易产生数据伪影。身体活动还会进一步加剧这些问题。

格拉斯表示,Phantom Neuro 采用的皮下植入方案提供了一种可能更可靠的替代选择,但也带来了相应的工程挑战。植入设备不仅要能承受日常活动中的轻微碰撞,还必须在手臂和皮肤发生位移时,始终保持与外部电源的连接。此外,公司在设计时还考虑了与市面上各类假肢的兼容性,尽管这些假肢目前尚无统一的通信协议标准。

Phantom 现有的植入设备利用机器学习技术,将肌肉信号与特定手势或动作关联起来,并支持以不同速度执行同一动作。不过,该设备目前还无法同时执行多种动作,例如同时旋转手腕和活动手指。因此,在完成某些任务时,用户仍需分步骤执行动作。公司的长期目标之一,是利用更先进的模式识别技术,实现格拉斯所称的“同步比例控制”(simultaneous proportional control)。

据悉,Phantom Neuro 在 2025 年一轮超额认购的 A 轮融资中筹集了 1900 万美元,由假肢与矫形器公司 Ottobock 领投。此轮融资使公司的累计融资额达到 2800 万美元。

此前,该公司于 2022 年获得 325 万美元种子轮融资,随后又通过种子轮扩展融资筹集了 600 万美元。

格拉斯预计,随着临床试验推进,该技术有望在两到三年内获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准,用于上肢假肢控制。此后,公司可能进一步拓展至其他商业应用领域,或服务于更多患者群体。

Phantom 已开始探索其中一些方向,包括下肢假肢的医疗应用。这一方向极具挑战性,目前尚无基于肌电信号(EMG)的商业化下肢假肢控制系统。此外,公司也在探索人体机能增强,以及国防领域的人机交互应用。

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来源:公众号:脑机接口社区 · mp.weixin.qq.com

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg4MzYzNDgwMQ==&mid=2247604957&idx=1&sn=022b8465b10bd3609f5e5bbf141c55a3&chksm=ce61f7d66413db2d46cc758744213a06cc87d751eb050397b58f3c59d56890387c5d274b402c&scene=126&sessionid=1792736994#rd