義肢有了觸覺就像真的手臂

在過去50年中，人工義肢的研發幾乎止步不前，雖然它們的外義肢觀和結構有所改善，但在基本功能和控制方面的進展乏善可陳。不過，《科學轉化醫學》雜志近日發表了兩項突破性的成果：用逼真的觸覺反饋引導假肢，用肌內電極發送可靠的運動指令。

在第一項研究中，美國凱斯西儲大學神經工程師達斯汀•泰勒的義肢研究團隊給兩位受試人員的指尖套上壓力傳感器，傳感器的信號可以轉化成不同電刺激模式，以模仿健康人的正常感受，比如輕拍、持續壓力或者輕撫觸摸等。泰勒要求受試人員摘除櫻桃的梗，並進行了對比實驗。如果沒有這套設備帶來的觸感，兩位參與者只能去掉77%的櫻桃梗；但有了觸覺反饋，他們的成功率飆升至100%。不過，要讓神經與傳感刺激器連接，必須在受試人員上臂植入電極，連接線也必須穿透皮膚，這極易造成皮膚感染或電極損壞。兩位參與者已經小心翼翼地讓植入電極保持了大約兩年時間。對此，泰勒正在研究如何縮小刺激器的尺寸，使其有一天能完全植入皮下。

在另一項研究中，瑞典查爾姆斯理工大學生物醫學工程師馬克斯•奧爾蒂斯•加泰羅尼亞的團隊改進了人造義肢發送運動命令的方式。傳統義肢系統通過外置電極記錄肌肉活動來破譯佩戴者的行動意圖。該方法是非侵入性的，但肌肉和傳感器之間的皮膚和組織層會扭曲信號，影響義肢的控制性。為了直接獲取肌肉的信號，加泰羅尼亞采用了新設計，利用鈦螺絲將義肢直接與骨頭相連，將記錄電極直接植入肌肉中。與以往插入式的設計相比，這個義肢系統的穩定性更好，運動範圍也更大。佛羅裡達大學生物醫學工程師凱文•奧托評價說：“這兩項研究是義肢領域正在大步前進的例證。”

ITAP是骨內義肢技術的英文簡寫，該技術是假肢的一種類型，可以准確地接入到截肢者的肢體內部。接上這種假肢的截肢者，走路的時候幾乎感覺不到異樣，就像兩條健康的腿一樣。不僅如此，這種假肢還能預防皮膚發炎，以及其他普通假肢引發的皮膚問題。ITAP技術的創造者從鹿角中得到了靈感。和鹿角一樣，粘入到骨頭之中的金屬部分是可滲透的，皮膚軟組織會浸入到假肢之中，然後在皮膚表面和截肢開放處愈合，這樣就可以徹底地防止細菌感染了。今年七月，位於伯明翰的英國皇家矯形外科和英國皇家骨科剛剛完成了第一組實驗，在那裡他們將ITAP假肢植入到了20個腿部截肢者身上。許多測試人員表示，自從安裝了這個假肢之後，他們的生活質量變得更好了。

DEKA是第一款由電信號控制，可一次完成多重機械任務的義肢，尺寸與重量基本與成人的手臂一樣。該義肢由植入在殘留肢體中的肌動電極控制。傳感器會收集上臂肌肉運動時的電信號，而義肢中的計算機可識別出使用者的操作類型。似乎僅有強大的功能還不夠，DEKA的還將這一義肢稱為“盧克”。這一名稱來自電影星球大戰中的英雄盧克，在帝國反擊戰中他得到了一個完美的手臂代替品。有了盧克，動作近乎自然的義肢再不會只出現在科幻小說中了。




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