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項(xiàng)目背景

爆炸傷和燒傷等會(huì)對(duì)作戰(zhàn)人員的骨骼、皮膚和神經(jīng)造成嚴(yán)重傷害，需要數(shù)月至數(shù)年恢復(fù)，且恢復(fù)結(jié)果并不理想。這種漫長(zhǎng)且有限的愈合過程意味著作戰(zhàn)人員要遭受長(zhǎng)期疼痛和生活困難，并且降低了部隊(duì)的軍事準(zhǔn)備。

目前的醫(yī)療措施為身體提供條件和時(shí)間，在組織具備再生能力時(shí)自行愈合或接受移植并愈合。常用干預(yù)措施包括骨折固定、韌帶移植以及非再生組織的供體器官替換。但這些都是被動(dòng)愈合，往往導(dǎo)致愈合緩慢、愈合不完全與疤痕或完全不愈合。研究表明，23%爆炸傷不能完全愈合，近2/3的軍事創(chuàng)傷由于異位骨化使得軟組織生長(zhǎng)異常，極大限制患者的未來行動(dòng)。

近期實(shí)驗(yàn)性療法為傷口快速恢復(fù)帶來了希望，但性質(zhì)上并無(wú)變化。如“智能繃帶”使用持續(xù)微弱電場(chǎng)或局部輸送藥物進(jìn)行傷口恢復(fù)，或利用帶藥物的水凝膠支架吸收病人干細(xì)胞，在脫細(xì)胞組織中接種病人供體細(xì)胞來避免免疫系統(tǒng)排斥。這些新方法能促進(jìn)非再生組織的生長(zhǎng)，但不能完全適應(yīng)傷口的不斷變化，對(duì)傷口恢復(fù)的作用有限。DARPA認(rèn)為，可以擴(kuò)展和整合生物傳感器、執(zhí)行器和人工智能技術(shù)的最新進(jìn)展，應(yīng)用于軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，顯著改善創(chuàng)傷組織再生。

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研究?jī)?nèi)容

近期的再生技術(shù)關(guān)注傷口感染后的pH水平或溫度變化等來觸發(fā)治療，但這些研究只是監(jiān)測(cè)細(xì)菌引起的組織變化。DARPA計(jì)劃使用光學(xué)、生物化學(xué)、生物電子或機(jī)械信號(hào)來監(jiān)測(cè)人體的生理過程，刺激生理過程使其受控，加速愈合或避免疤痕或其他異常愈合。BETR項(xiàng)目將開發(fā)一種閉環(huán)自適應(yīng)系統(tǒng)，一是可以評(píng)估傷口狀態(tài)和跟蹤身體對(duì)干預(yù)措施反應(yīng)的傳感器；二是在空間和時(shí)間上能夠精確傳遞生化和生物物理信號(hào)并能影響愈合的生物執(zhí)行器；三是開發(fā)數(shù)據(jù)處理、建模和確定干預(yù)措施的適應(yīng)性學(xué)習(xí)方法。一旦研發(fā)成功，BETR系統(tǒng)將能更快地治愈頑固傷口，獲得無(wú)疤痕愈合或?qū)惓Ｓ隙ㄏ虻礁幸嫱緩?。BETR技術(shù)將突破傳統(tǒng)傷口治療或新興技術(shù)。

傷口環(huán)境不斷變化，隨著細(xì)胞與組織的溝通和嘗試修復(fù)，病情迅速變化。理想治療方法應(yīng)能夠感知、處理和應(yīng)對(duì)傷口狀態(tài)的變化，并干預(yù)這些變化以加速傷口康復(fù)。例如可以干預(yù)組織的免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)，為傷口獲取必要的細(xì)胞或指導(dǎo)組織的干細(xì)胞分化來加速傷口愈合。BETR是動(dòng)態(tài)、適應(yīng)性和精確的人體治療方法，能夠瞬間適應(yīng)傷口狀態(tài)，為受傷作戰(zhàn)人員提供更強(qiáng)的恢復(fù)力。傷口的適應(yīng)性療法非常重要，例如，抗生素治療傷口感染有效，但完全消滅天然微生物群會(huì)削弱愈合，對(duì)傷口狀態(tài)無(wú)反饋的抗生素治療可能并不奏效。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)將包括生物電子學(xué)、人工智能、生物傳感器、組織工程和細(xì)胞再生等專業(yè)人員。此外，DARPA鼓勵(lì)骨整合手術(shù)后愈合的解決建議，支持受傷士兵使用先進(jìn)假肢。