神经接口与感觉反馈

神经接口和感觉反馈涉及动力假肢与用户神经系统之间的双向连接。传出通路读取意图——通过残余肌肉活动、手术重新支配的神经或直接来自周围神经——并将其转化为设备指令。传入通路通过将触觉、力或位置信息反馈给用户来闭合回路，从而使肢体不仅能被控制，还能被感知。这些共同定义了双向、直观假肢的目标。

Definition

用于假肢的神经接口是一个系统，它将用户的神经或肌肉系统的运动指令传输到设备，并且在双向设计中，将感觉信号返回给用户，从而实现对人工肢体的控制和感知。

Scope

本主题涵盖了用于动力假肢的指令（传出）和反馈（传入）接口：肌电控制、靶向肌肉神经再支配、周围神经接口以及恢复触觉和本体感觉的方法。它侧重于原理和研究发现，而非手术技术或设备安装。它具有参考教育性质，不提供临床指导。

Core questions

• 运动意图是如何提取的——来自肌肉、转移神经还是周围神经？
• 什么是靶向肌肉神经再支配，为什么它能改善控制？
• 如何将触觉和本体感觉反馈给假肢用户？
• 假肢“双向”意味着什么？

Key concepts

• 传出（指令）与传入（反馈）通路
• 表面和肌肉内肌电控制
• 靶向肌肉神经再支配
• 周围神经接口（袖套和神经内电极）
• 用于触觉的神经刺激
• 双向（闭环）假肢
• 具身化和直观控制

Mechanisms

在指令方面，表面或肌肉内电极记录残余肌肉的肌电活动，解码器将其映射到假肢运动。靶向肌肉神经再支配通过手术将曾经支配缺失肢体的神经转移到备用肌肉上，从而创建新的、具有生理意义的控制位点，为多功能手臂提供更丰富的肌电信号[kuiken-2009]；相同的解码信号已驱动一名接受神经转移的截肢者的动力腿[hargrove-2013]。在反馈方面，通过周围神经电极进行电刺激可以引起缺失手部的局部触觉，随着时间的推移提供分级、稳定的感知[tan-2014]，并且当与假肢手上的传感器实时耦合时，可以闭合回路以实现双向控制[raspopovic-2014]。综述列举了为此目的使用的反馈模式——电触觉、振动触觉、机械触觉和直接神经触觉[schofield-2014]。

Clinical relevance

恢复直观控制和感觉被研究为使假肢更易于使用、认知负荷更低、更容易融入用户身体形象的方法。研究报告描述了神经再支配后更自然的多功能控制[kuiken-2009]以及通过神经刺激恢复触觉感知[tan-2014][raspopovic-2014]。本条目解释了概念并总结了发现；它不是手术或临床指导，所描述的技术是专业化且主要处于研究阶段的。

Evidence & guidelines

证据主要包括小型、高度专业化的研究和病例系列，它们证明了可行性和概念验证[kuiken-2009][tan-2014][raspopovic-2014][hargrove-2013]，并通过反馈方法的叙述性综述进行综合[schofield-2014]。许多方法——特别是直接周围神经接口和完全双向系统——仍处于研究阶段而非常规护理，并且目前没有针对它们的广泛标准护理指南。

History

肌电控制自20世纪中叶以来已用于假肢，但长期以来它提供的指令有限、不直观且没有感觉反馈。2000年代的靶向肌肉神经再支配扩展了多功能手臂的直观控制[kuiken-2009]。2010年代，周围神经刺激开始恢复分级、稳定的触觉[tan-2014]，并与假肢传感器集成，创建了实时双向手[raspop-2014]，使该领域从单向控制转向闭环接口。

Debates

非侵入性与侵入性接口

表面肌电和基于皮肤的反馈是非侵入性且风险较低的，但提供更粗糙的信号，而植入式神经和肌肉接口则有望提供更具选择性、更自然的控制和感觉，但代价是需要手术和长期稳定性问题。

增加的感觉反馈是否能改善实际功能？

恢复的感觉可以在研究中增强具身化和某些任务表现，但它是否能在日常使用中产生持久、普遍的功能增益仍在确定中。

Seminal works

• kuiken-2009
• tan-2014
• raspopovic-2014

Frequently asked questions

什么是靶向肌肉神经再支配？

这是一种外科手术，将曾经控制截肢肢体的神经转移到剩余肌肉上。当用户想到移动缺失的肢体时，这些肌肉会收缩，产生电信号，肌电假肢可以读取这些信号以实现更直观的控制。

假肢手能让用户感受到触觉吗？

研究型假肢通过以与手部传感器关联的模式电刺激用户的周围神经来恢复触觉。这些双向系统目前仍主要处于实验阶段，而非标准的临床设备。