仿生肢体技术突破：截肢者步态恢复新希望
仿生肢体技术突破：截肢者步态恢复新希望
近日，麻省理工学院（MIT）的研究人员与布里格姆妇女医院的同事合作，在仿生肢体技术领域取得了重大突破。他们开发出一种新型的神经假体接口，通过手术重新连接截肢残肢内的肌肉，并植入肌肉传感电极来增强残留肌肉的传入信号。这项研究成果发表在权威期刊《Nature Medicine》上，为截肢者恢复自然步态带来了新的希望。
创新的神经假体接口技术
这种新型手术被称为"主动肌-拮抗肌神经接口"(AMI)。在传统的膝盖以下截肢手术中，成对肌肉的相互作用会被破坏，导致神经系统难以准确感知肌肉的位置和收缩速度。而AMI手术则保留了肌肉之间的自然动态关系，将肌肉的两端重新连接，使它们在残肢内仍能相互交流。
麻省理工学院K. Lisa Yang仿生学中心联合主任休·赫尔（Hugh Herr）表示："在AMI截肢手术中，我们最大程度地尝试以生理学的方式将原生主动肌与原生拮抗肌连接起来，这样在截肢后，患者就能以生理水平的本体感觉和运动范围移动其完整的幻肢。"
显著的步态恢复效果
研究团队对7名接受AMI手术的患者和7名接受传统膝下截肢手术的患者进行了对比测试。所有受试者都使用了相同类型的仿生肢体，配备动力踝关节和肌电图（EMG）信号传感器。
测试结果显示，AMI组患者的最大仿生步态速度提高了41%，达到了非截肢者的峰值速度。他们不仅能够更快地行走，还能更好地适应各种复杂环境，如斜坡、楼梯和障碍路径。此外，患者在上楼或跨越障碍时能够自然地翘起假肢的脚趾，并且能够像正常人一样用力推离地面。
未来应用前景广阔
尽管目前AMI提供的感官反馈量仅达到未截肢者正常情况下的20%，但这种技术已经展现出巨大的潜力。研究第一作者Hyungeun Song表示："只需少量增加来自截肢肢体的神经反馈，就能恢复显著的仿生神经可控性，达到让人们直接通过神经控制行走速度、适应不同地形和避开障碍物的程度。"
这项技术的突破不仅提升了截肢者的行动能力，更为仿生肢体技术的发展开辟了新的方向。它证明了通过增强人体自身的神经系统，而非依赖复杂的机器人控制器，可以实现更自然、更灵活的步态控制。这种以人为本的设计理念，有望为截肢者带来更接近自然肢体的使用体验。
目前，全世界已有约60名患者接受了这种手术，而且这一数字还在持续增长。随着技术的进一步完善和推广，未来将有更多截肢者能够受益于这项创新，重新获得自然行走的能力。