仿生假腿讓截肢者“腳踏實地”

儘管今天的義肢技術比二十世紀要先進得多，但它們的主要缺點是不能成為人體的真正組成部分，截肢者無法感覺到自己的義肢，因此經常會有跌倒的風險，需要集中精神，必須時刻注意腿部的位置。近日，瑞士等國研究人員開發出一種仿生假腿，可讓使用者有自然“觸地”的感覺，且無需大腦刻意控制設備都可行走。

近日在美國《科學 · 轉化科學》雜誌上的研究顯示，這種新型義肢在腳底位置植入了七個傳感器，並在膝蓋處裝有感知彎曲角度的編碼器。它們產生的電流信號傳導至人體殘肢的末梢神經處植入的神經內電極，通過一種智能算法轉化為生物電流信號後傳導至大腦。

腿部截肢者通常不太信任傳統義肢，原因是傳統義肢與大腦沒有建立聯繫，行走時要緊盯着義肢和地面來給大腦提供信息，大腦處理信息的負擔加重，而新技術能讓他們將義肢感受為真正的肢體。

主導這項研究的瑞士蘇黎世聯邦理工大學教授斯塔尼薩 · 拉斯波波維奇表示，新技術為膝蓋以上截肢者提供了有感覺反饋功能的倣生假腿，這種反饋對減輕使用者神經處理負擔至關重要。“義肢不能正常工作時，人們會摔倒並遭受嚴重傷害。新技術的電極設計可能需要更少的力氣來控制腿部，因為它感覺就像是身體的一部分，使人們有信心更加有效地行走。新研究成功地將僅比人的頭髮稍大一點的電極嵌入大腿的脛神經中，這是第一次。電極吸收由義肢中的七個感測器和膝蓋中的一個感測器產生的藍牙電信號，以檢測其彎曲的角度。”

研究發現，人們在關閉電極時有四成的時間滑倒並不得不握住或倚在扶手上。但是當電極打開時，他們跌倒的機會只有百分之五，而且他們可以感覺到腳下的塑膠岩石。

據悉，研究人員對三名因為交通事故需要截肢的男子進行了臨床試驗，受試者均實現行走時無需用眼盯着義肢。而腦部掃描結果也顯示，義肢為他們的大腦減輕了負擔，他們能夠更快地爬上樓梯，並且避免絆倒看不見的障礙物。腦部記錄顯示，步行通常比坐着要費力，而用義肢通常很難走，在問卷中，人們說使用新技術後，腿感覺更像是自己的腿。他們能夠感覺到腿部和腳部廿七個不同區域的壓力，振動和刺痛感。

被截肢者之一的朱麗卡 · 雷薩諾維奇在一次摩托車事故中失去了腿，他說：“這些年來，我能再次感覺到我的腿和腳，就像是我自己的腿一樣。它很有意思。你無需專心走路，只需向前邁步即可，亦無需查看腿的位置來避免跌倒。”

伯恩第斯大學生物醫學工程專家布萊斯 · 代爾博士說：“這在將來可能很重要，因為它將使我們能夠設計出更有效的人造肢體，更好地用於日常工作並減少發生事故的機會。”

研究人員未來還計劃開發這種神經內電極的更多應用，比如仿生假臂、視神經刺激和心臟移植患者的迷走神經刺激等。

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