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最新研究：機(jī)器人幫助病人拉伸肌肉

來源：中關(guān)村在線　2022-11-16 07:56:03

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今天，當(dāng)你因嚴(yán)重受傷、年老或像肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）和多發(fā)性硬化癥（MS）等疾病而無法移動(dòng)時(shí)，肌肉萎縮往往是不可避免的。然而，哈佛大學(xué)的研究人員在軟體機(jī)器人中看到了希望，有朝一日可以為無法自己動(dòng)手的病人拉伸和收縮肌肉。

哈佛大學(xué)的工程師們?cè)谛∈笊砩蠝y(cè)試了一種新的機(jī)械刺激系統(tǒng)，成功地防止或協(xié)助它們從肌肉萎縮中恢復(fù)。該團(tuán)隊(duì)將 "軟體機(jī)器人裝置 "植入小鼠的后肢，并將其固定在一個(gè)類似石膏的圍欄中約兩周時(shí)間。雖然對(duì)照組未經(jīng)處理的肌肉如預(yù)期的那樣萎縮，但主動(dòng)刺激的肌肉顯示出退化的減少。研究人員認(rèn)為，他們的系統(tǒng)最終可以導(dǎo)致植入物幫助人類實(shí)現(xiàn)萎縮。

它的前景來自于其誘導(dǎo)小的機(jī)械性肌肉拉傷的能力，它反映了運(yùn)動(dòng)中的自然刺激。此外，在保持萎縮的同時(shí)，該設(shè)備并沒有導(dǎo)致任何嚴(yán)重的組織炎癥或損害。"論文的高級(jí)作者、哈佛大學(xué)懷斯學(xué)院工程系的大衛(wèi)-穆尼博士說："有一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，獨(dú)特的軟體機(jī)器人方法及其對(duì)肌肉組織的獨(dú)特影響可以開辟疾病或損傷的機(jī)械治療途徑。

這種抗萎縮系統(tǒng)被稱為MAGENTA（"機(jī)械活性凝膠-彈性體-鎳鈦合金組織粘合劑 "的簡(jiǎn)稱），包括一個(gè)由鎳鈦合金制成的工程彈簧，這是一種形狀記憶合金（SMA），加熱后可以快速啟動(dòng)。研究人員用一個(gè)有線的微處理器單元控制彈簧，該單元確定肌肉收縮和拉伸的頻率和持續(xù)時(shí)間。

該系統(tǒng)還包括一個(gè)形成設(shè)備主體的彈性體矩陣，為加熱的SMA提供絕緣。此外，一層 "堅(jiān)韌的粘合劑 "使MAGENTA與肌肉的自然運(yùn)動(dòng)軸保持一致，同時(shí)將刺激傳到肌肉組織深處。

"第一作者、Wyss技術(shù)開發(fā)研究員Sungmin Nam博士說："雖然未經(jīng)處理的肌肉和用該設(shè)備處理但未受刺激的肌肉在此期間明顯消瘦，但主動(dòng)受刺激的肌肉顯示出肌肉消瘦的減少，""我們的方法還可以促進(jìn)在三周固定期間已經(jīng)損失的肌肉質(zhì)量的恢復(fù)，并誘導(dǎo)激活已知引起蛋白質(zhì)合成和肌肉生長(zhǎng)的主要生物化學(xué)機(jī)械傳導(dǎo)途徑。

該團(tuán)隊(duì)還試驗(yàn)了一個(gè)無線版本，使用激光而不是電線來驅(qū)動(dòng)SMA彈簧。雖然這種方法由于脂肪組織吸收了部分激光而顯示出效果下降，但研究人員認(rèn)為這種方法仍然具有潛力，值得進(jìn)一步研究。

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