據報道，美國380萬女性乳腺癌幸存患者中，約有三分之一的人接受過乳房切除術，多達四分之三的乳腺癌患者受到性功能障礙的影響，而性功能障礙通常與乳房知覺喪失有關。

芝加哥大學（University of Chicago）組建了一個新的跨學科項目——仿生乳房項目，旨在通過使用仿生技術恢復乳房切除術后的乳房功能和知覺。該項目的研究人員來自芝加哥大學生物科學部（Biological Sciences Division， BSD），芝加哥大學醫學中心（University of Chicago Medical Center， UCMC）和普利茲克分子工程學院（Pritzker School of Molecular Engineering， PME）。

婦產科和老年醫學教授Stacy Lindau博士領導了這個項目，項目成員包括來自James and Karen Frank Family的生物學和解剖學教授Sliman Bensmaia，以及分子工程系助理教授Sihong Wang。

據Lindau稱，在過去十年內，約有一半患有乳腺癌患者（約數百名女性）在治療期間和治療后均表現出新的性功能障礙。

Lindau解釋道，“女性抱怨的一個常見問題是乳房切除重建后乳房知覺喪失。”她指出，即使是接受了乳房腫瘤切除放療的女性也經常會提及乳房的知覺變化，這影響了她們的性功能。

出于解決患者困擾的動機，Lindau開始著手尋找針對這些問題的循證解決方案，但卻一無所獲。她還了解到，除了乳房在母乳喂養的作用外，人們對它的功能幾乎沒有過多關注。

使用植入物重建乳房的仿生乳房概念示意圖

Lindau表示，“正是基于這些觀察結果和我的病人所承受的巨大痛苦，我才開始尋找解決方案，以解決乳腺癌女性患者知覺喪失以及更普遍的乳房功能喪失的問題。”她也是支持“全人照護”個性化社區轉診平臺NowPow的創始人和首席創新官。

在尋找答案的過程中，她偶然看到了有關陰莖移植成功的媒體報道。迄今為止，全球已有5例陰莖移植成功。讓她震驚的是，與恢復陰莖功能的重大投資相比，確保這種移植手術取得成功所需的條件非常苛刻。此外，Lindau還指出了令她震驚并給她帶來希望的事實，這些手術的成功不僅取決于外觀，還取決于陰莖三個方面的功能：泌尿、性和生殖功能。

Lindau表示，“僅在美國，每年就有10萬名婦女的單邊或雙邊乳房被切除。許多女性會因此而失去一個重要的身體部位。我們應該設身處地為婦女著想并找到解決方案，該方案不僅可以恢復失去的乳房的外觀，還可以恢復乳房的功能，以實現社會、性甚至生殖的目的。”

仿生學在知覺恢復方面展示出應用前景

仿生學的進步使其成為一個值得研究的領域，Lindau很快就與Bensmaia教授取得了聯系，他在該領域的工作曾受到前總統巴拉克·奧巴馬（Barack Obama）的重視。Bensmaia表示，該項目與他的研究非常吻合，但目標人群要大得多。

利用為仿生手開發的一些概念，研究人員計劃在乳房切除患者的皮下植入柔性傳感器陣列。每當觸及乳頭乳暈復合體時，傳感器陣列就會被激活，將信號發送到一系列電極，以刺激患者殘留的肋間神經，這些神經曾經與乳房相連。

Bensmaia解釋道，“你可以通過電激活手部神經來創造生動的觸覺，”他指出，仿生乳房將促進患者的胸部再造，“感覺又像是她們身體的一部分。”

芝加哥大學已經提交了與這項工作相關的專利申請，并得到了美國國家癌癥研究所（National Cancer Institute）R21基金的支持。該資助旨在鼓勵探索性研究，并給予研究人員兩年時間來建立工作關系，進行必要的基礎和開發工作，以保證長期大規模投資。

作為這項工作的一部分，研究人員還整理了一系列主觀和客觀標準，來衡量乳房的功能。Lindau表示，“如果我們想研究乳腺癌治療和乳房功能之間的關系，我們需要能夠衡量乳房功能，這種衡量此前并不存在。”她的實驗室正在利用患者咨詢委員會的意見來指導這項工作，該咨詢委員會一直在幫助定義正確的問題和合適的合作對象。

Lindau的團隊正在努力開發一種可以被其他人使用的乳房功能測量方法，Bensmaia也同時在進行量化乳房知覺的物理測試。他的團隊已經開發出一種裝置，使研究人員能夠精確地量化乳房的知覺，Lindau親切地稱之為“乳房陷阱”。該裝置是Bensmaia團隊在研究手感時使用的裝置的改良版。

開發類似組織的壓力傳感器

長時間皮下測試傳感器技術是最后一項待完成的技術開發工作。Wang教授是普利茲克分子工程學院的一員，正在開發一款類似組織的壓力傳感器，這款傳感器可以集成到仿生乳房的結構和功能中。

Wang表示，“這款傳感器的工作原理與乳房中用于感知物理接觸/運動的感受體類似，會將其轉化為電信號。我們的主要步驟是使用與生物相容，類似組織的軟材料構建此類傳感器以進行植入，并使用電信號與Sliman將要構建的人造神經裝置進行通信。”

乳房切除和乳房重建通常會在多個階段進行，在此期間研究人員可以部署傳感器陣列，從而使他們有機會進行原型制作，而無需對患者進行額外的手術。Bensmaia指出，“與仿生手相比，它的侵入性要小得多，仿生手需要特殊的手術才能實現。”

研究人員還計劃申請額外的資助，這將有助于為動物模型和人類研究奠定基礎。一篇詳細介紹這項工作的同行評審文章也將在《Frontiers》雜志上發表。

Bensmaia表示，“在我做過的任何事情中，這個項目擁有最清晰的前進道路，所有組件都已就位。我非常有信心取得這項項目的成功，為世界各地數百萬女性提供幫助。”
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