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神经康复工程

2013-08-15

集成技术 2013年4期
关键词:脑科学肌电假肢

神经康复工程(Neurorehabilitation Engineering)利用神经科学与工程、生物医学工程、智能控制工程及神经信号处理与分析等学科的最新理论和方法,探讨神经系统损伤或丧失后神经功能恢复和重建的基础科学问题,进而研发先进的神经功能康复技术与系统,恢复或改善神经功能障碍患者及神经功能缺失患者的机体功能,提高他们的生活和工作质量。目前,神经康复工程是国际神经科学、生物医学工程及康复工程领域的学术研究热点之一。美国白宫 2013 年 4 月正式公布一项被认为可与人类基因组计划相媲美的脑科学研究计划,以探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图,最终开发出针对目前仍无法治愈的大脑疾病的疗法。脑科学蓬勃发展,已成为近 20 年来发展最快的学科之一。脑科学研究在发达国家已成为科学研究“皇冠上的明珠”,美国国会曾将 20 世纪的最后 10 年命名为“脑的 10 年”,日本也曾制定“脑科学时代”计划,德国、英国、瑞士等也都制定了本国的神经科学研究计划。神经康复工程与人类的大脑神经活动密切相关,神经功能康复技术是脑科学研究计划的一个重要应用目标之一。

神经康复工程涉及到诸多临床康复领域创新技术和方法的研究与开发,例如,运动功能康复的神经假肢与肢体康复机器人、听力功能康复的人工耳蜗、视力功能康复的人工视网膜、脑神经异常活动(癫痫的发作)抑制的深部脑神经刺激等。肢体运动功能是人类最基本的机体功能之一,运动功能缺失或障碍直接威胁人类独立生活和正常参与社会活动。利用神经康复技术研发先进的运动功能神经康复设备,替代或补偿因神经肌肉系统损伤或障碍造成的功能的减退与丧失对于改善运动神经系统和提高患者的运动功能、减轻或消除身体的功能缺陷、最大限度地恢复其生活和工作能力,具有重要的科学和社会意义。本专刊收录的几篇文章从运动神经功能重建、神经信息解码及多功能肌电假肢控制等方面报道了近期研究进展。针对截肢后可用于人工假肢控制的肌电信息源有限或完全丧失、不能实现多功能假肢自主神经控制的问题,开展周围神经功能重建及神经信息解码研究,可以带动神经科学、神经工程、仿生控制及神经假肢等相关学科的发展;脑中风是造成人类运动功能终生残疾的最大病因,脑中风患者急性期过后常留有各种功能障碍,包括运动功能障碍、失语症、认知障碍、吞咽障碍等,其中部分或全部丧失肢体运动功能是脑中风最严重的后遗症。本专刊收录的几篇文章从基于神经机器接口技术的运动功能康复机器人、患者与康复环境的互动、基于功能电刺激的运动功能康复技术及吞咽功能肌电信息评估等方面报道了相关研究进展与成果;听力和语言功能障碍严重影响许多人的生活和工作质量,它的早期检测显得尤为重要。听力和语言障碍检测手段的及时性和准确性直接决定了后期的康复治疗效果。本专刊收录的文章报道了听力功能检测和语音发音等方面的研究进展和成果。

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