這一次,大腦控制的仿生義肢終於成真了

作者 | 發布日期 2015 年 05 月 24 日 12:00 | 分類 醫療科技 follow us in feedly
雷鋒網 配圖

關於用意識控制的義肢,雷鋒網有過多次介紹,很多都只是原型產品,不過現在這一技術可能要真正開始大範圍使用了。



Gudmundur Olafsson 就是使用者之一,他的右腳踝有整整十年不能動,因為他做了截肢手術。小時候,Olafsson 居住在冰島,一次意外的事故,他被一輛油罐車撞到,經過多次救治無效後,他最終不得不將小腿截肢。

「這種痛苦整整折磨了我 28 年」,Olafsson 說道,「我總共做了 50 多次手術,最後還是不得不截肢。」幾年之後,他給自己安裝了一個 Proprio Foot(簡稱 Proprio),一種機動化的靠電池供電的智慧假腳,它由冰島首都雷克雅維克的 Ossur 公司銷售。Proprio 實際上就是一個可穿戴的機器人,透過傳感器和計算來自動調整腳的角度,從而適應不同穿戴者走路的不同姿勢。Olafsson 的假腳上還安裝了一部自動導航裝置。

14 個月之前,Ossur 公司對產品硬體進行了升級。現在,48 歲的 Olafsson 可以透過自己的思想來控制右腳的活動。電脈衝由他大腦發出到達腿部,腿部肌肉組織中植入的傳感器將各個神經點相連,由大腦發出的信號最終便可無線傳輸到他的 Proprio。因為在假腳接收到指令之後,穿戴著的肌肉才開始收縮,因此對穿戴者來說,意識和行動之間並不會出現不自然的延遲現象。

Olafsson 也因此成了一個入會十分嚴格的俱樂部成員。和他一起的還有一個叫 David Ingvasson(Ossur 測試員)的人,他們是世界上極少數擁有腦控仿生肢體的人。Ossur 公司最近在哥本哈根舉行的一個大會上,公布了他們的植入肌電感應技術(簡稱 IMES),正準備將其運用到大規模的臨床試驗當中,並希望能在三到五年內上市。

 

「說真的,這一次,我激動的哭了」

這在機器人學和先進義肢領域是一個史無前例的重大突破。腦控仿生肢體經常會登上各大版面頭條,現代科學已使其得以應用,實驗系統也正在將其轉變為產品。但是大多數的設備還僅處於實驗階段,許多還需要進行複雜的手術,比如肌肉組織移植或者人腦電極植入。簡而言之,這些設備看起來是真實的東西,有時也會出現在一些影片當中。但是就目前而言,腦控修補術還無法真正實現。

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與此同時,在冰島和英國,Ossur 公司的傳感義肢已經在每天不斷的質疑聲中站住腳了。在長達 14 個月的測試過程當中,該公司的兩位人體實驗者將該設備作為他們唯一使用的假體。Ossur 公司定期檢查他們的設備並收集數據。植入傳感器的手術得到了最大簡化,Ossur 公司研發部部長、整形外科醫生 Thorvaldur Ingvarsson 說道,整個過程要花費 15 分鐘,每個傳感器需要一個一釐米長的切口。首先要在使用者的殘肢上嵌上一個有緩衝的空心元件,我們將其稱為槽。槽與使用者的義肢相連。這些小的傳感器(30×80mm)就由植入在槽中的電磁線圈供電。由於沒有集成電池,因此也不需要更換傳感器(除非傳感器因其他原因發生故障)。這些傳感器能終身使用。

該產品的另外一個獨特之處就是他的簡便性。Ossur 公司的傳感器由阿爾弗雷德‧曼基金會提供,他不需要依附於特定的神經。那也意味著使用者的肌肉組織不需要從其他更加密集的神經部分進行分離。義肢的活動基於前後傳感器接收到的肌肉組織的電脈衝。如果 Olafsson 活動他的腓腸肌群,那麼義肢就會做出相應的反應。Olafsson 覺得這真的很神奇,「說真的,這一次,我激動的哭了。時隔 11 年,我的右腳第一次能再次活動了。」

Olafsson 還說,該產品的一個巨大優勢就是它能重新分配你的重量。當他上樓或爬山時,甚至是從椅子上站起來時,他經常能聽到自己的腿發出的聲音。這種活動很常見,並且由於小腿截肢,也會產生一些問題形態。做出一個先進的義肢需要不懈的努力,因為一個很小的失衡就可能導致很嚴重的問題,甚至會縮短使用者的壽命。現在,Olafsson 已經可以很輕鬆的從椅子上站起來了。

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「我們的子孫後代將會真正從中受益」

但是他能感受到的最大的好處也是最令人驚訝的。「你必須要學會如何重新使用這些肌肉,學會如何收緊前後肌肉是非常重要的。我的步伐已經變得更好了,走路也不會一瘸一拐了。」

之前,他們忽視了如何使穿戴者主動使用他們的肌肉。傳感義肢可以結束或改變這種情況。這提醒我們,儘管身體健全,也要注重增強我們的肌肉控制力。仿生義肢是目前使殘障人士恢復功能的首要的醫療設備。腦控仿生義肢也會促進肌肉增長。和科幻小說中的超能力機器人相比,這更奇怪但也更加激動人心。

Ossur 還沒有公布 IMES 技術價值多少,但是他們已將該技術用於現存的先進義肢生產線上。隨著更多的截肢者接觸到這一系統,Olafsson 希望這可以防止他們養成壞習慣,並防止肌肉萎縮。「我這樣做不是為了我自己,我已經老了,我們的子孫後代將會真正從中受益。」

(本文由 雷鋒網 授權轉載) 

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