項目背景

爆炸傷和燒傷等會對作戰(zhàn)人員的骨骼、皮膚和神經造成嚴重傷害，需要數月至數年恢復，且恢復結果并不理想。這種漫長且有限的愈合過程意味著作戰(zhàn)人員要遭受長期疼痛和生活困難，并且降低了部隊的軍事準備。

目前的醫(yī)療措施為身體提供條件和時間，在組織具備再生能力時自行愈合或接受移植并愈合。常用干預措施包括骨折固定、韌帶移植以及非再生組織的供體器官替換。但這些都是被動愈合，往往導致愈合緩慢、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異常，極大限制患者的未來行動。

近期實驗性療法為傷口快速恢復帶來了希望，但性質上并無變化。如“智能繃帶”使用持續(xù)微弱電場或局部輸送藥物進行傷口恢復，或利用帶藥物的水凝膠支架吸收病人干細胞，在脫細胞組織中接種病人供體細胞來避免免疫系統(tǒng)排斥。這些新方法能促進非再生組織的生長，但不能完全適應傷口的不斷變化，對傷口恢復的作用有限。DARPA認為，可以擴展和整合生物傳感器、執(zhí)行器和人工智能技術的最新進展，應用于軍事醫(yī)學領域，顯著改善創(chuàng)傷組織再生。

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研究內容

近期的再生技術關注傷口感染后的pH水平或溫度變化等來觸發(fā)治療，但這些研究只是監(jiān)測細菌引起的組織變化。DARPA計劃使用光學、生物化學、生物電子或機械信號來監(jiān)測人體的生理過程，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項目將開發(fā)一種閉環(huán)自適應系統(tǒng)，一是可以評估傷口狀態(tài)和跟蹤身體對干預措施反應的傳感器；二是在空間和時間上能夠精確傳遞生化和生物物理信號并能影響愈合的生物執(zhí)行器；三是開發(fā)數據處理、建模和確定干預措施的適應性學習方法。一旦研發(fā)成功，BETR系統(tǒng)將能更快地治愈頑固傷口，獲得無疤痕愈合或將異常愈合定向到更有益途徑。BETR技術將突破傳統(tǒng)傷口治療或新興技術。

傷口環(huán)境不斷變化，隨著細胞與組織的溝通和嘗試修復，病情迅速變化。理想治療方法應能夠感知、處理和應對傷口狀態(tài)的變化，并干預這些變化以加速傷口康復。例如可以干預組織的免疫反應調節(jié)，為傷口獲取必要的細胞或指導組織的干細胞分化來加速傷口愈合。BETR是動態(tài)、適應性和精確的人體治療方法，能夠瞬間適應傷口狀態(tài)，為受傷作戰(zhàn)人員提供更強的恢復力。傷口的適應性療法非常重要，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削弱愈合，對傷口狀態(tài)無反饋的抗生素治療可能并不奏效。

研發(fā)團隊將包括生物電子學、人工智能、生物傳感器、組織工程和細胞再生等專業(yè)人員。此外，DARPA鼓勵骨整合手術后愈合的解決建議，支持受傷士兵使用先進假肢。