适应假肢并不像仅仅找到适合您特定体型和需求的假肢那么简单。尽管正确连接,但物理控制和准确性仍然是主要问题,有时患者的身体甚至会排斥最先进的选择。二十多年前,一位瑞典患者在一次农场事故中失去右臂后,这种情况反复发生。多年来,这位女士饱受剧烈疼痛和压力问题的折磨,她形容这种感觉就像“我的手一直在肉粉碎机里”。
幻肢痛是截肢者不幸的常见病症,被认为源于脊髓和大脑之间的神经系统信号混乱。尽管身体的一部分被截肢,但周围神经末梢仍然与大脑相连,因此可能会将该信息误读为疼痛。
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然而,随着假肢的重大新突破,她的严重幻肢痛得到了显著缓解,这得益于一种基于钛金融合骨组织以及重新排列的神经和肌肉的人工手臂。正如发表在《Science Robotics》上的一项新研究详述的那样,这项非凡的进步可能为未来许多其他截肢者采用此类技术提供潜在蓝图。
患者的手术于 2018 年开始,当时她自愿测试一种新型仿生手臂,该手臂由一个由工程师和外科医生组成的多学科团队设计,团队由澳大利亚仿生研究所的神经假肢研究负责人兼仿生与疼痛研究中心创始人 Max Ortiz Catalan 领导。利用骨整合——一种将钛金注入骨组织以提供强大机械连接的过程——该团队得以将他们的原型固定在她右肢的剩余部分。
即使是这一步也异常困难,因为需要精确对齐志愿者桡骨和尺骨。团队还需要考虑用于容纳系统组件的有限空间。同时,需要重新排列肢体的神经和肌肉,以更好地将患者的神经运动控制信息导向假肢连接处。
“通过将骨整合与重建手术、植入式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,”格林威治大学副教授、麻省理工学院研究员 Rickard Brånemark 在仿生研究所的一份更新中说道。“肘部以下截肢的水平有特殊的挑战,所达到的功能水平标志着整个高级肢体重建领域的一个重要里程碑。”
患者表示,她突破性的假肢可以全天舒适佩戴,与她的身体高度整合,甚至缓解了她的慢性疼痛。Catalan 表示,这种减轻归因于团队的“集成手术和工程方法”,该方法使她能够使用“与她过去生物学手相同的神经资源”。
“我对我的假肢有更好的控制,但最重要的是,我的疼痛减轻了,”患者解释道。“如今,我需要的药物少了很多。”