新一代假肢可由大腦指揮 接近真肢

　　但是現在傳來了好消息：新一代的假肢，可直接與人體骨骼相融合，并且由大腦來指揮，這樣的假肢能毫不費力且自然地活動。

　　現在，隨著科技的發展，跨學科的合作日益普遍，人造假肢的研究領域也醞釀著新的革新。美國目前正研制讓佩帶者感覺舒服、使用自如、動作靈巧的假肢，新研制的人造假肢，是過去的任何假肢都無法比擬的。

　　突破“人工臼”難題

　　要想研制出一個讓被截肢者感覺舒服的假肢，首要難題就是人工臼。所謂人工臼，就是把某種材料制成凹窩狀，假肢的上端可被套或拴系在里面。以前，人們為此想了不少辦法，但都不理想。

　　１９５２年，瑞典矯形學家珀—英格瓦·布雷恩馬克發現，嵌入兔子骨骼中的鈦金屬，與兔子的骨骼結合得很好，該技術被稱為“骨整合”。后來它被應用于牙齒移植，將假牙牢牢地安在鈦金屬上，然后固定在患者牙床下的骨骼上，效果非常理想。

　　１９９０年，他的兒子，矯形外科醫生里加德，把鈦金屬桿植入患者骨骼，想以之作為假肢的穩定基礎。但由于鈦金屬桿周圍的皮膚很難愈合，幾個病人因此受到感染，罹患了并發癥。

　　美國布朗大學的分子生物學家杰弗里·摩根和工程學院院長克萊德·布賴恩特，正在尋求解決感染的辦法。布賴恩特用鈦和合金做試驗，想找到一種既堅固又能與人體組織和諧相處的金屬聯合體。摩根則在培植皮膚細胞，它能被粘在金屬上，這樣皮膚就能和金屬自然地粘合在一起，沒有縫隙。這樣的想法完全有可能實現。

　　將假肢與大腦相連

　　一旦解決了假肢的拴系問題，下一步就該解決假肢本身的問題了，假肢應能按照大腦直接傳送的信號行動。舉個例子，鐵路工人杰西·薩利文在２００１年因工傷失去了雙臂。１年后，醫生把他的４根早已不再控制其左臂肌肉的神經，從其肩膀處移植到了胸部肌肉里。６個月后，芝加哥神經工程學中心康復研究所的托德·庫依肯，在這幾根神經里探測到了信號。

　　庫依肯的研究小組在薩利文的胸前密布電極，并用電線把電極與一個多關節的假臂相連接，目的就是要使這４根神經中的信號能通過電極、電線傳送到假臂。這樣一來，大腦和假臂就被直接關聯起來，這種做法果然有效。

　　當醫生讓薩利文在腦中想著將手張開時，那個人工手幾乎是本能地就展開了。薩利文說：“這是我自受傷之后所經歷的*美妙的事。”現在，他能吃飯、修剪草坪，但其臂膀只發揮了神經潛能的一小部分。現在，庫依肯正在研制傳感器，這能讓薩利文對所觸碰的東西有感覺。

　　另外一個給人造肢體提供動力的方法，就是繞過神經，直接接通大腦。布朗大學腦科學項目的負責人約翰·多諾古，使用了一項名為“大腦之門”的集成電路板。

　　麥特·納格爾因被刺傷而導致癱瘓，２００４年，科學家們將該集成電路板植入他體內原有的運動神經皮質中。他腦中想著要把光標移至計算機屏幕的右邊，此時，他的神經細胞以一種特定的模式被激活，這些數據通過附著于其顱骨的一個接點，被傳送至計算機，光標果然被移動了。

　　大腦之門的研發者們更有信心了。他們把一個與計算機相連的假臂放在納格爾的膝上，讓他把假臂上的手張開。他做到了，只是通過想就做到了。

　　假肢能與大腦交流

　　大腦向假肢傳送信號，也從假肢那兒收到反饋消息以了解假肢情況。

　　下一代的假肢要配載更多的傳感器，它們能跟蹤了解假肢的以下情況：假肢所在地面的傾斜度、向前推進的情況、以及其所在空間方位的情況。

　　而傳感器與大腦及脊髓之間進行交流的“中間人”，是一種人造神經細胞——“仿生神經細胞”。

　　當這些傳感器感受到假肢需要更多動力時，比如要上坡時，它們就會與由微型計算機控制的發動機相互協調合作（發動機已和假肢融為一體了），向上推升假肢佩帶者。

　　研究者們還發明了能活動的腳踝，其內部裝有一個發動機，還有一系列的彈簧。無線電傳感器被植入被截肢者幸存的腿部肌肉中，傳感器會與腳踝內部的微型計算機進行信息交流，當需要時，就會增加動力。

　　所有這些設備都非常精致，人造肢體無論從外表還是內在，都和人體本身的沒有太大差別：多關節的人造手指將取代以前的假手。以前的假手只有３個手指，而且沒有關節。機械膝蓋和機械腳踝越來越靈活和有效。*終，甚至連使關節活動的方法，也會越來越類人。

      現在的假肢功能各異，幾可亂真，但是始終存在著一些技術難題，比如穩定性不夠、靈活性太差，使用者就像是在使用某種工具，而不是用自己的“手腳”。如果將假肢直接安在骨頭上，與骨骼連為一體的話，這些問題都可以得到較好解決，如今，科學家們已經攻克了皮膚與金屬間的感染問題，這個愿望可以實現了。

　　據英國《泰晤士報》7月3日報道，英國科學家日前發明了一種新技術，可以讓金屬假肢和體內骨骼連接起來，假肢接頭處的金屬將被長出來的皮膚組織包裹，就像鹿角從頭皮上穿出來一樣，從而使截肢者可以更自然、靈活、有力地運用假肢，看起來像真的肢體一樣。

　　由鹿角生長原理催生新假肢技術

　　英國倫敦大學生物醫學工程中心研究人員根據鹿角生長原理，發明了一種革命性的新技術———內骨穿透皮膚彌補術。這項新科技可以將截肢患者的金屬假肢直接穿過皮膚，固定到患者的骨骼上。

　　再生的皮膚組織可以包裹住金屬接頭部分，形成一個密封的環境，且不會發生任何感染。從骨骼中連接出來的金屬桿，可以允許患者像擰螺釘一樣安全地裝卸外接假肢。

　　專家們稱，把假肢安在骨頭上，并讓皮膚組織縫合金屬接頭處，會讓患者擁有更真實的“感覺”。因為假肢安裝在骨骼，而不是綁在或固定在四肢的殘余部分，用起來就更加舒服，而因壓力造成痛苦的可能性也大大減少。另外，這項新技術還降低了大量的醫藥費，包括匹配性測試，重復試驗，對感染和疼痛的治療以及手術過程的花費。拇指余骨上的金屬斷指能寫字

　　一名失去拇指的患者用這項新技術安裝上了金屬假指，如今該患者已能用鋼筆寫字了。在對這位患者的手術中，醫生先穿過皮膚在病人的拇指余骨上釘了一根金屬釘。此金屬釘其實就是一根特制的鈦合金棒，一端固定在骨干，另一端穿過皮膚。然后，將假指固定在這根金屬釘上，這樣，病人的假指就和手指骨頭直接連在了一起，從而使假指變得更像真手指，非常有力。假肢有望擁有正常四肢的全部功能

　　專家們目前正在探索通過電極信號控制假肢的可能性，他們希望在5年之內發明出可以通過神經系統控制的仿生假肢。專家們稱，這種被稱為ITAP的技術在五年內可以使得仿生肢體和人體神經系統相連，并且能夠由人體控制，使其擁有正常四肢的全部功能。

　　此外，研究人員還在試驗一種電活化聚合物，即人造肌肉。當對其施以電壓時，它就會伸展；關掉電壓，它就會收縮。研究人員稱，電壓越高，其伸展程度就越大。這一過程正是摹擬人的肌肉的活動。