脑控假肢的种类及应用

随着科学技术的发展，关于假肢的种类和应用展现了越来越高科技的趋势，目前最先进最前沿的假肢项目当然是脑控假肢了。目前脑控假肢分两种，一种是以脑电(EEG)作为信号源，另一种以脑磁作为信号源。下面，小编就分别来介绍一下两种脑控假肢的原理及应用。

1、以脑电(EEG)作为信号源

脑电活动本质上是中枢神经系统工作中神经和突促所产生的电噪声。早在1875年，英国生理学家RichardCaton就从兔脑和猴脑中记录到了微弱 的电流。脑科学的研究表明，脑电活动与运动信息问存在某种联系。如果能将EEG或它的某些分量转化为一种新的输出通道，与外界进行信息交换与控 制，就可以用来控制假肢。 为此，很多学者在这方面进行了大量的研究。文献嘲将短潜伏期视觉诱 发电位(VEP)的幅度变化经过实时分析，转化为神经肌肉控制器的输入，实现膝盖的伸展控制，准确率可以达到95%。Pfurtscheller等设计了一种 脑一计算机接口装置(BCIs)，能够根据使用者的想象的运动来分析识别手指 运动，准确率约70%，并且可以区分左手和右手的想象运动。Roberts等给 出了一种基于单通道差分EEG信号的更快速和更精确的实时BCIs接口系统，检测到的EEG信号通过一个8阶AR模型和贝叶斯逻辑分类器对所得到的数 据进行分类，控制鼠标的上下运动，整体性能达82%。

利用从头皮记录的脑电EEG活动作为信息源，不需要神经肌肉控制，这样即使最严重的残疾患者也能够使用。而且电刺激不会对脑电信号的记录产生影响。然而脑电过程是非常复杂的，目前对它的研究也只是有限的。在构造一个完全由脑电控制的系统上还有赖于脑科学研究的巨大突破，尚有很长的路要走。

2、以脑磁作为信号源

肌肉与神经体内的电流会产生外部磁场，如心磁、脑磁等。关于生物磁的第一次可靠的实验测量是在1963年由Baule和McFee完成的，他们用两个并排的线圈(梯度计)第一次记录了心磁。几年后，S.Williamson等人 证实，使用二阶梯度计可以在背景噪声较强的环境(如市区)且无磁屏蔽的条件下，测量出脑磁信号，从而促进了生物学的发展。

发展脑磁控制的假肢，首先应该解决的是如何构造人机接口，以便在脑磁信号和假肢控制指令之间建立起合理的映射关系。然而，由于脑磁的复杂性，人们对它的认识刚刚起步，对它的研究尚停留在脑外科手术内重要功能区域的确定、脑功能性不足的病理评估等。将其应用于假肢控制也只能处于探索阶段。

上述控制信息源的缺陷迫使康复工作者们为寻找新的信息源而不懈努力。神经信号被认为是一种最理想的模式。它不仅不受人体疲劳程度的影响，重复再现性高，而且神经信息彼此之间互不干扰，具有极佳的清晰度。

许多研究还证实，神经系统具有可塑性，不仅表现为对外界各种刺激的代偿与适应能力，更重要的是在结构与功能上具有损伤后修复或重建的能神经信息的上述特征为发展具有更为逼真仿生功能的高效多自由度上肢假肢奠定了基础。基于此，Wan等提出了用神经网络把人体上肢神经信号 转化为控制指令来控制假肢的思想。许多学者也在采用神经信息控制假肢技 术上作了有益的探讨，并取得了一下共识：