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美國麻省理工學院研究團隊開發(fā)出一種新型“仿生膝”關節(jié)假肢，與傳統(tǒng)假肢相比，能夠幫助膝上截肢者行走更快，更輕松地完成爬樓梯、跨越障礙等復雜動作。這項成果發(fā)表在最新一期《科學》雜志上，標志著假肢技術從被動輔助，轉向主動感知與智能控制的重大飛躍。
傳統(tǒng)的假肢系統(tǒng)是將殘肢置于接受腔中，而這種新裝置是直接與用戶的肌肉和骨骼組織整合，從而提升穩(wěn)定性，并讓用戶對假肢的控制更加自然，仿佛其身體的一部分。團隊指出，這種“組織整合式假肢”不僅是一個外接工具，更是與人體生理系統(tǒng)高度融合的智能裝置，使用戶獲得更強的“肢體歸屬感”。
該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于，結合了一種名為激動劑—拮抗劑肌神經元界面（AMI）的新手術方法。這種方法通過手術重新連接肌肉對，使其在殘肢內保持動態(tài)互動，提供感覺反饋，并產生可用于控制假肢的電信號。在此基礎上，團隊開發(fā)了一個集成系統(tǒng)，不僅能讀取來自AMI肌肉的信號，還將假肢植入骨骼結構中，從而實現更高的穩(wěn)定性和更精準的運動控制。
團隊設計了一種鈦棒植入技術，將其插入截肢部位的殘余股骨中。這種植入物不僅提升了機械控制和承重能力，還內置16根導線，可從位于體內的AMI肌肉電極獲取信息，從而更準確地捕捉肌肉信號并轉化為假肢動作。
這一整合系統(tǒng)被稱為e-OPRA（電子骨整合假肢系統(tǒng)）。在實驗中，兩名受試者接受了AMI聯(lián)合e-OPRA植入。團隊將其表現與另外8名僅接受AMI但未植入e-OPRA的用戶，以及7名既無AMI也無e-OPRA的用戶進行了對比。所有參與者都使用實驗室開發(fā)的動力膝關節(jié)假肢進行測試。
測試內容包括膝蓋彎曲到指定角度、爬樓梯和跨過障礙物等任務。結果顯示，在大多數任務中，使用整合系統(tǒng)的受試者表現優(yōu)于其他兩組，特別是在需精細控制和動態(tài)平衡的任務中優(yōu)勢更明顯。
來源：科技日報
