

古德蒙德·奥拉夫森(Gudmundur Olafsson)有十年时间无法移动他的右脚踝。因为根本没有脚踝。奥拉夫森被截肢的小腿是童年时期在冰岛的一次事故造成的迟发性后果,当时他被一辆油罐车撞倒。“我痛苦了28年,”奥拉夫森说。“经过50多次手术,我终于把它截掉了。”手术后多年,他一直穿着Proprio Foot,这是一种假肢,装有电动、电池供电的脚踝,由总部位于雷克雅未克的Ossur公司销售。Proprio本质上是一个可穿戴机器人,拥有算法和传感器,可以在穿着者行走的不同阶段自动调整脚踝的角度。奥拉夫森的脚踝是自动运转的。
但在14个月前,Ossur升级了他的硬件。现在,48岁的奥拉夫森可以通过思考来移动他的右脚踝。当大脑的电冲动到达他腿部末端时,嵌入他肌肉组织中的一对传感器连接神经信号,并将该信号无线传输到Proprio Foot。由于指令在穿着者残余肌肉实际收缩之前就已经到达脚部,因此意图和行动之间没有不自然的延迟。这使得奥拉夫森成为一个非常特殊的群体的一员。与另一位Ossur测试者大卫·英瓦森(David Ingvasson)一样,他是地球上为数不多的拥有脑控仿生肢体的人之一。Ossur今天在哥本哈根的一次活动上公布了其植入式肌电传感器(IMES)技术,并正在准备进行大规模临床试验,希望在三到五年内将其推向市场。
“说实话,第一次的时候,我开始哭了。”
这在机器人技术和先进假肢领域是一个比看起来更重大的突破。脑控仿生肢体经常成为头条新闻,暗示着科学已经解决,实验系统已经开始转化为产品。但这些设备大多局限于实验室,而且许多设备需要复杂的手术,例如移植肌肉组织或在大脑中植入电极。这些设备在简短、有时引人注目的视频片段中看起来像是真实的。但到目前为止,响应思想的假肢与其说是现实,不如说是一种承诺。

与此同时,Ossur的传感器连接的肢体在冰岛和英格兰(奥拉夫森现在居住的地方)的日常活动中经受住了考验。在14个月的测试期间,该公司两位“首位人体试验者”将这些设备作为他们唯一的假肢佩戴。Ossur会检查设备并收集数据,但这些肢体是属于他们的。植入传感器的手术也很微创。Ossur的骨科医生兼研发主管Thorvaldur Ingvarsson表示,手术耗时15分钟,每个传感器只需要一个一厘米长的切口。微小的传感器(3毫米x80毫米)由嵌入插座的磁线圈供电——插座是适合用户残肢的缓冲空心部件,并连接到假肢。由于没有集成电池需要处理,因此无需更换传感器(除非它们因其他原因而失效)。Ingvarsson说:“我们相信这是一个终身使用的传感器。”
另一项使这种意念控制假肢与众不同之处在于其简单性。这些传感器由Alfred Mann基金会提供给Ossur,不必连接到特定的神经。这意味着也不需要从受试者身体其他神经更密集的部位采集组织。假肢的移动是基于哪个传感器——前面或后面的传感器——拾取了局部肌肉组织的信号。如果奥拉夫森移动他的小腿肌肉,机械脚也会随之移动。“这真的很超现实,”他说。“说实话,第一次的时候,我开始哭了。你在移动脚踝,而我基本上已经11年没有脚踝了。”

奥拉夫森说,传感器控制的一个主要优势在于它如何重新分配你的体重。在爬楼梯或爬山,甚至从椅子上站起来时,他通常会依赖他的“健全腿”。这种活动很常见,也是下肢截肢常见的问题性形态的一部分。先进的假肢可能看起来毫不费力,但即使是微妙的平衡变化,也可能导致长年累月的严重关节和背部问题,缩短寿命。现在,奥拉夫森可以不用费力地抬起他的非假肢腿,从椅子上站起来。
“真正将受益于此的是下一代。”
但他看到的最大的好处却出乎意料。“你必须重新学习如何使用那些肌肉,”奥拉夫森说。“如何收紧它们,前面和后面。而这才是关键。那些肌肉开始变大,所以你走路更好。我更有耐力。我的步态更好了。我跛行的次数更少了。”通过迫使佩戴者主动使用以前被忽略的肌肉,传感器连接的肢体可以阻止或逆转肌肉的退化。这提醒我们,尽管健全人热衷于赛博格式的增强,但仿生肢体目前主要是医疗设备,旨在恢复功能。脑控仿生腿还能促进肌肉生长,这比科幻小说中所有超级英雄赛博格都更奇特、更令人兴奋。
Ossur尚未透露IMES技术的成本,但它已经与公司现有的先进假肢脚、膝盖和一体式腿部系列产品兼容。随着越来越多的残疾人士能够使用该系统,奥拉夫森希望它能及早纠正不良习惯和肌肉萎缩。“我不是为我自己做的,”他说。“我已经老了。真正将受益于此的是下一代。”