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華裔醫師參與打造「鋼鐵人」

爾灣加大神經科醫師杜安(An Do,譯音,左起)、電機與電腦工程系教授Payam Heydari與生物工程系教授Zoran Nenadic。(爾灣加大提供)

爾灣加大神經科醫師杜安(An Do,譯音,左起)、電機與電腦工程系教授Payam Heydari與生物工程系教授Zoran Nenadic。(爾灣加大提供)
加州理工學院神經科學教授Richard Andersen。(加州理工學院提供)

加州理工學院神經科學教授Richard Andersen。(加州理工學院提供)

南加州三大研究機構近日獲得國家科學基金會(National Science Foundation)五年800萬元經費,研發像是電影「鋼鐵人」中結合電腦系統的機器盔甲,電腦系統感應人腦訊號後,將運動訊號傳遞到雙腿的機器骨幹,有機會幫助因脊椎受傷癱瘓的病人重新站起來。

三大研究機構包含南加大醫學中心(USC)、爾灣加大(UCI)、加州理工學院(Caltech)。首位在癲癇病患腦中加裝電擊植入的南加大華裔神經外科醫師劉宇(Charles Liu)也參與此計畫,他表示,對脊椎受傷的病患而言,重新找回行走能力是很重要的目標。現在神經植入物(neuroprosthetics )與再生醫學技術越來越進步,新治療方式透過工程的方式解決醫療問題,很有可能實現。

治療癱瘓的新方式,學者形容就像是鋼鐵人的裝甲,不僅裝甲本身結合電腦系統以及機械骨幹,整個設備也與人體神經系統結合,腦部直接與機械骨幹溝通交流,機械骨幹接收到的任何刺激與感知,大腦也可以馬上收訊。

鋼鐵人盔甲概念易懂,但實際打造起來可不簡單,三大研究機構各有詳細分工。此計畫由爾灣加大電機與電腦工程系教授Payam Heydari主導,第一階段將專注在對腦部發出腿部活動的訊號進行解碼。

劉宇在癲癇病患裝的電擊植入物,將用於幫助搜集腿部運動的腦波資訊。腦波資訊再由爾灣加大的生物工程系教授Zoran Nenadic、與神經科醫師杜安(An Do,譯音)轉換成機械訊號,裝在機械骨幹中。

加州理工學院的神經科學教授Richard Andersen則將研究,如何從機械骨幹做出人造感官訊號,並把此訊號透過植入器轉回到腦部,讓病患可以感覺到在走路。領導學者Heydari在研發微小電極植入物,植入病患腦部,最後一步是在脊椎受傷的病患身上做實驗。

Andersen表示,因為癱瘓的病人腿部沒有感覺神經,因此用義肢行走時需要看著雙腿,用視覺接收另外的訊號。這樣使用連身機器人難度非常高。但是加上腦部與機械的聯絡平台,可以讓雙向訊號聯絡腦部和連身機器人。Heydari則表示,癱瘓對病人造成各方面的負面影響,美國每年更花費500億元。希望這項計畫能夠幫助解決問題。

南加大華裔神經外科醫師劉宇。(南加大提供)

南加大華裔神經外科醫師劉宇。(南加大提供)

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