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最新研究：機器人幫助病人拉伸肌肉

來源：中關(guān)村在線　2022-11-16 07:56:03

(相關(guān)資料圖)

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）等疾病而無法移動時，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器人中看到了希望，有朝一日可以為無法自己動手的病人拉伸和收縮肌肉。

哈佛大學(xué)的工程師們在小鼠身上測試了一種新的機械刺激系統(tǒng)，成功地防止或協(xié)助它們從肌肉萎縮中恢復(fù)。該團(tuán)隊將 "軟體機器人裝置 "植入小鼠的后肢，并將其固定在一個類似石膏的圍欄中約兩周時間。雖然對照組未經(jīng)處理的肌肉如預(yù)期的那樣萎縮，但主動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現(xiàn)萎縮。

它的前景來自于其誘導(dǎo)小的機械性肌肉拉傷的能力，它反映了運動中的自然刺激。此外，在保持萎縮的同時，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："有一個很好的機會，獨特的軟體機器人方法及其對肌肉組織的獨特影響可以開辟疾病或損傷的機械治療途徑。

這種抗萎縮系統(tǒng)被稱為MAGENTA（"機械活性凝膠-彈性體-鎳鈦合金組織粘合劑 "的簡稱），包括一個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。研究人員用一個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)時間。

該系統(tǒng)還包括一個形成設(shè)備主體的彈性體矩陣，為加熱的SMA提供絕緣。此外，一層 "堅韌的粘合劑 "使MAGENTA與肌肉的自然運動軸保持一致，同時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)合成和肌肉生長的主要生物化學(xué)機械傳導(dǎo)途徑。

該團(tuán)隊還試驗了一個無線版本，使用激光而不是電線來驅(qū)動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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