根據(jù)研究，大約 30％ 的肢體缺失患者患有抑郁癥、焦慮癥或兩者兼有。

為了盡可能降低肢體缺失患者對(duì)生活的影響，多國的研究小組開展了許多相關(guān)的研究，比如不久前Cell 雜志曾刊發(fā)文章講述使用腦機(jī)接口成功恢復(fù)患者觸覺和運(yùn)動(dòng)。

近日，《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）報(bào)告了三位手臂截肢的瑞典患者，他們使用可以體驗(yàn)觸摸感同時(shí)受精神控制的手臂假肢，并利用這項(xiàng)技術(shù)生活了數(shù)年。

研究論文作者、查爾默斯理工大學(xué)生物機(jī)電和神經(jīng)康復(fù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Max Ortiz Catalan 表示：“我們的研究表明，與傳統(tǒng)的假手相比，附著在骨骼上并由植入神經(jīng)和肌肉中的電極控制的假手可以更精確地操作。我們通過整合患者使用的觸覺反饋，進(jìn)一步改善了假肢的使用。并且隨著時(shí)間的推移，患者辨別感覺強(qiáng)度細(xì)微變化的能力有所提高。”

世界上最自然的假肢
NEJM 的這項(xiàng)研究由查爾默斯理工大學(xué)以及瑞典哥德堡的薩爾格倫斯卡大學(xué)醫(yī)院、哥德堡大學(xué)和 Integrum AB 合作進(jìn)行。奧地利維也納醫(yī)科大學(xué)和美國麻省理工學(xué)院的研究人員也參與其中。

他們?cè)诨颊唧w內(nèi)植入了一種受大腦控制的假體長(zhǎng)達(dá)七年之久。自從接受了他們的假體，患者每天都在所有專業(yè)和個(gè)人活動(dòng)中使用它們。在過去的幾年里，他們還為假肢添加了一個(gè)新的功能，即假手的觸感。

這種全新的人造假肢，被稱為神經(jīng)肌肉骨骼假體，因?yàn)樗鼈冞B接到使用者的神經(jīng)、肌肉和骨骼。

用于手臂假肢的植入系統(tǒng)稱為 e-OPRA，它基于 Integrum AB 創(chuàng)建的 OPRA 植入系統(tǒng)。植入系統(tǒng)通過稱為“骨整合”的過程，將假體固定在截肢肢體殘端的骨骼上，并將電極植入截肢殘肢內(nèi)部的肌肉和神經(jīng)中，e-OPRA 系統(tǒng)就像在生物手臂中一樣，在假體和大腦之間的兩個(gè)方向發(fā)送信號(hào)。

假肢由腦神經(jīng)控制，而電子肌肉和神經(jīng)信號(hào)則通過手臂殘端發(fā)送并被電極捕獲。該控制系統(tǒng)足夠小以適合假肢內(nèi)部，并使用復(fù)雜的人工智能算法處理信號(hào)，從而產(chǎn)生用于假手運(yùn)動(dòng)的控制信號(hào)。

觸摸感覺則來自于人工拇指中的力傳感器。來自傳感器的信號(hào)由假體中的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后發(fā)送這些電信號(hào)以刺激手臂殘端的神經(jīng)。神經(jīng)通向大腦，然后大腦感知到手部的壓力。

神經(jīng)肌肉骨骼假體的新概念是獨(dú)特的，因?yàn)樗哂袔追N不同的功能，而這些功能在世界上任何其他假體技術(shù)中都還沒有體現(xiàn)出來：

它與人的神經(jīng)、肌肉和骨骼有直接的聯(lián)系。

它是受精神控制的，并傳遞出用戶認(rèn)為是由于缺少手而引起的感覺。

它是獨(dú)立的，所需的所有電子設(shè)備都包含在假體中，因此患者無需攜帶其他設(shè)備或電池。

該技術(shù)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定，在患者的日常活動(dòng)中得到不間斷使用，并且沒有受到研究人員的監(jiān)督，不受限于狹窄或受控的環(huán)境。

同時(shí)，神經(jīng)肌肉骨骼植入物可以連接到任何市售的手臂假體，從而使其更有效地操作。

最先進(jìn)的假肢，將造福更多患者

失去胳膊或腿的患者經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生幻覺，好像身體的缺失部分仍然存在，盡管實(shí)際上并不存在。

而該新型神經(jīng)肌肉骨骼假體，可以通過假肢拇指中的力傳感器，使患者感覺到來自假肢手的真實(shí)觸感，患者可以感覺到何時(shí)觸摸物體、物體的特性以及按壓物體的力度，這對(duì)于模仿生物手至關(guān)重要。

Max Ortiz Catalan 表示：“只有在患者和假體之間的連接，長(zhǎng)期安全可靠的情況下才能為患者帶來真正的好處，這項(xiàng)研究的最重要貢獻(xiàn)就是證明了這種新型假體在臨床上可以替代失去的手臂。我們的研究是多年工作的結(jié)果，現(xiàn)在我們終于可以展示第一款通過植入電極可靠控制的仿生手臂假體，同時(shí)在日常生活中還可以向用戶傳達(dá)感覺。”

Max Ortiz Catalan 繼續(xù)說道：“目前，傳感器并不是恢復(fù)感覺的障礙，挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一種神經(jīng)接口，該接口可以無縫地將大量人工收集的信息傳輸?shù)缴窠?jīng)系統(tǒng)，從而使用戶能夠自然而輕松地體驗(yàn)到感覺。”

日常使用新型假肢的三位參與者（參與者 1:AB; 參與者 2:CDE;參與者 3:FGHI）

當(dāng)前的研究針對(duì)的是肘部以上截肢的患者，這項(xiàng)技術(shù)已接近完成，而研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行肘部以下截肢患者的新系統(tǒng)并行工作。該小組還致力于使該系統(tǒng)適用于腿部假肢。

Max Ortiz Catalan 表示：“目前，瑞典的患者正在參與這項(xiàng)新的假肢手臂修復(fù)技術(shù)的臨床驗(yàn)證。我們預(yù)計(jì)該系統(tǒng)將在幾年之內(nèi)在瑞典以外的地區(qū)使用，而且我們?cè)谕炔考袤w的類似技術(shù)方面也取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，我們計(jì)劃在今年晚些時(shí)候?qū)⑵渲踩氲谝晃换颊摺！?br />
研究團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)是與 Integrum AB 合作，開發(fā)一種適用于盡可能多的人的廣泛可用的產(chǎn)品。除了在假肢中的應(yīng)用外，人與機(jī)器之間的永久接口為科學(xué)研究提供了新的機(jī)會(huì)，以研究人體肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)的工作方式。