突破性的仿生手让截肢者恢复生活质量

世界距离制造全功能假肢越来越近，首个临床仿生附件直接与神经系统和骨骼系统相连，再加上人工智能，可恢复使用者手部和手指约 80% 的日常使用功能。

在澳大利亚仿生学研究所神经假肢研究负责人马克斯-奥尔蒂斯-卡塔兰（Max Ortiz-Catalan）教授的领导下，一支由全球工程师和外科医生组成的庞大团队开发出了一种新型假肢与身体整合技术，为瑞典截肢患者卡琳提供了几乎与她在一次农耕事故中失去的手一样功能的肢体。更重要的是，这种假肢在三年多的日常使用中一直保持良好状态。

"卡琳是第一位接受这种新概念高度集成仿生手的肘部以下截肢患者，这种仿生手可以在日常生活中独立、可靠地使用，"奥尔蒂斯-卡塔兰说。"多年来，她一直能够在日常活动中舒适而有效地使用假肢，这一事实很好地证明了这项新技术对于面临肢体缺失的人来说，具有改变生活的潜在能力"。

在这一医学领域，假肢的附着和用户控制仍然是两个巨大的障碍。为了解决这些常见问题，研究人员开发了一种人机界面，通过骨结合过程将人工结构舒适地固定到病人的骨骼上。然后，还可以连接植入神经和肌肉的电极，以利用人体的神经系统。

骨结合是指患者的活骨与人工植入物之间在结构和功能上的直接联系，在本例中，人工植入物是由钛金属制成的仿生肢体结构。这是一个复杂的过程，需要将桡骨和尺骨对齐，并以相同的重量加载，从而限制了周围空间用于其他必要组件。

哥德堡大学副教授、生物技术植入物公司Integrum创始人里卡德-布劳马克（Rickard Brånemark）说："钛植入物与骨组织的生物整合为进一步推进截肢者护理创造了机会。通过将骨整合与重建手术、植入电极和人工智能相结合，我们可以以前所未有的方式恢复人体功能。肘部以下截肢水平具有特殊的挑战性，所实现的功能水平标志着整个先进四肢重建领域的一个重要里程碑。"

研究小组能够设计出一种神经-肌肉-骨骼植入物，在两个骨骼附着点周围有限的空间内连接神经系统。

奥尔蒂斯-卡塔兰说："卡琳现在使用的神经资源与她控制自己缺失的生物手一样，都是用来控制假肢的。"

卡琳展示她的 Mia Hand 仿生手的灵活性 Ortiz-Catalan 等人，《科学机器人》，2023 年。

随后，Sahlgrenska 大学医院的外科医生对 Karin 的神经和肌肉进行了重新定位，以便为假肢提供最佳的运动控制信息。

手术负责人保罗-萨苏（Paolo Sassu）博士说："根据临床情况，我们可以为患者提供最佳解决方案，有时是生物手移植，有时是神经肌肉骨骼仿生假肢。我们在这两方面都在不断改进。"

除了日常涉及负重和受控运动的任务（如拿满杯子和使用拉链）外，这也大大减少了她自近20年前的事故以来所面临的幻痛--以及随后的止痛药物。持续疼痛是许多截肢者放弃使用传统假肢的原因之一。

她说："感觉就像我的手一直被放在绞肉机里，这给我带来了很大的压力，我不得不服用大剂量的各种止痛药。对我来说，这项研究意义重大，因为它让我过上了更好的生活。"

由意大利机器人手假肢公司 Prensilia 研发的未来肢体名为"米娅手"（Mia Hand），有五个抓手，每个手指一个，可以完成 80% 的日常动作。对 Mia Hand 进行的为期三年的集成研究结果表明，在开发可在日常生活中舒适、正常使用的替代肢体方面向前迈出了一大步。

这项研究发表在《科学机器人学》（Science Robotics）杂志上。

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