突破性皮下植入物有望彻底改变截肢者假肢操控体验：PhantomNeuro公司的神经技术革新

英文：2024: The Rise of AI Phones A Real Game Changer?

突破性皮下植入物有望彻底改变截肢者假肢操控体验：PhantomNeuro公司的神经技术革新PhantomNeuro，一家专注于神经技术的初创公司，正在研发一种突破性的皮下植入物，旨在为截肢者提供更精准、更自然地操控机械假肢的全新体验。这项革新技术有望解决当前肌电假肢控制系统存在的诸多问题，例如反应迟缓、动作范围有限以及使用不便等，从而显著提高截肢者的生活质量

突破性皮下植入物有望彻底改变截肢者假肢操控体验：PhantomNeuro公司的神经技术革新

PhantomNeuro，一家专注于神经技术的初创公司，正在研发一种突破性的皮下植入物，旨在为截肢者提供更精准、更自然地操控机械假肢的全新体验。这项革新技术有望解决当前肌电假肢控制系统存在的诸多问题，例如反应迟缓、动作范围有限以及使用不便等，从而显著提高截肢者的生活质量。

Alex Smith，一位在11岁时因意外事故失去右臂的截肢者，亲身经历了传统肌电假肢的局限性。2003年，一次船只碰撞事故夺走了他的右臂。此后，他尝试过多种肌电假肢，但这些假肢的反应速度缓慢，动作范围有限，难以胜任日常生活的各种需求。他坦言：“这些假肢的功能性不足，从想要执行一个功能到假肢作出实际反应之间有很大的延迟。在日常生活中，我发现用其他方式做事反而更快。” 这种普遍存在的用户体验问题，正是PhantomNeuro着力解决的核心难题。

目前，大多数肌电假肢依赖于安装在残肢上的表面电极来读取肌肉中的电脉冲信号。这些表面电极通常只有两个或几个记录通道，容易滑动和移位，导致信号不稳定，影响控制精度。此外，现有设备的动作范围也十分有限。即使佩戴者能够完成一些基本的手势，但也常常需要做出一些额外的、非自然的动作来配合，例如为了完成一个简单的抓握动作，可能需要刻意弯曲手腕。Alex Smith目前使用的假肢可以完成大约20种手势，但他一次只能编程4种手势，并且必须按照预设的顺序依次切换，无法直接从一种手势跳到另一种手势。

这并非个例。2020年一项针对上肢截肢者的调查显示，只有20.7%的受访者使用肌电假肢，而74.4%的人使用的是体力机动假肢，后者需要使用者自身残肢和健肢的协调动作来控制假手。更值得关注的是，在使用肌电假肢的受访者中，有44%的人最终放弃了使用。这些数据有力地证明了当前肌电假肢技术存在的不足，以及对更先进、更便捷假肢控制系统的迫切需求。

PhantomNeuro的解决方案在于其研发的轻薄灵活的肌肉植入物。该植入物能够直接与肌肉连接，通过捕捉肌肉表面的电活动信号，更精准地解读用户的运动意图，从而实现更宽广、更自然的动作范围。用户只需思考他们想要做出的动作，假肢就能做出相应的反应。PhantomNeuro首席执行官兼联合创始人Connor Glass表示：“很少有人使用机械假肢，这主要是因为控制系统非常糟糕。”

为了验证其技术的可行性，PhantomNeuro进行了一项研究。10名志愿者（其中包括Alex Smith，其余9名是身体健全者）使用PhantomNeuro研发的可穿戴式传感器系统来控制市面上的机械假肢。结果显示，在11种手部和手腕动作中，准确率平均达到了93.8%。这项研究的成功为将来测试PhantomNeuro的可植入式传感器铺平了道路。

虽然可穿戴版本的肌肉传感器在实验室环境下表现良好，但Connor Glass也承认，在日常使用中，由于容易滑动和移位，需要频繁重新校准，因此并不理想。而植入式设备则更加可靠，并有望实现更高的精度，因为它能够直接从肌肉表面捕捉电活动信号，无需透过皮肤，从而避免了信号衰减和干扰。

Connor Glass设想将传感器通过一个小切口植入皮下。 “我们直接从肌肉表面捕捉到电活动信号，”他解释说。佩戴者的运动意图源于大脑，大脑通过外周神经发送电脉冲信号，命令肌肉收缩。对于截肢者而言，这些神经通路仍然完好无损。PhantomNeuro的植入物正是利用了这一机制。

在可穿戴设备的研究中，志愿者接受了一小时的培训，并在第二天进行试验。试验当天，经过10分钟的算法校准后，志愿者多次做出11个手势，包括张开手、握紧拳头、捏、竖起大拇指、用食指指、食指点击、手腕向内旋转以及向外旋转等。PhantomNeuro的软件能够学习并解码他们的肌肉信号，将其转化为实际动作。对于身体健全的志愿者来说，这意味着机械假肢正在模仿他们的手势；对Alex Smith而言，则是假肢完美地完成了他的动作意图。“这是最酷的体验，”他激动地说。

每位志愿者都佩戴着两块很薄的传感器，每块传感器有16个电极。手势解码的准确率从84.8%到98.4%不等，检测到电信号到执行手势的延迟时间不到200毫秒。相比之下，人体神经信号到达肌肉并完成实际动作之间的延迟大约是100毫秒，PhantomNeuro技术的延迟时间非常接近人体自身的神经响应速度。

克利夫兰诊所神经科学家Paul Marasco（未参与PhantomNeuro项目）对此评价道：“他们实现这些手势准确性的速度非常快。你越快做到这一点，状况就越好，整个系统也会更加无缝。”

一些公司正在开发大脑植入物，让瘫痪患者可以用意念控制假肢。这些脑机接口技术虽然前景广阔，但风险也更大，需要更长的使用寿命，以避免患者接受多次脑部手术。PhantomNeuro技术顾问、美国国防高级研究计划局生物技术办公室创始主任Geoffrey Ling指出：“外周神经是一种非常有吸引力的方法，因为它是一种微创手术。” PhantomNeuro认为，其植入物可以在门诊手术中植入，而且不需要专门的外科医生。

PhantomNeuro计划在2025年开始对植入版的肌肉传感器进行临床试验，届时将招募上肢截肢者参与研究。Alex Smith也希望自己能够参与其中。如果PhantomNeuro的技术实现商业化，他相信这将彻底改变截肢者的生活，帮助他们更轻松地完成日常任务。“我认为这将彻底改变游戏规则，”他说。这项技术不仅对截肢者而言意义非凡，也为神经技术领域带来了新的突破和希望，为更多需要帮助的人们带来了福音。