外科和工程创新实现了对仿生手每根手指的前所未有的控制

假肢是替代失去肢体的最常见的解决方案。然而，它们很难控制，而且通常不可靠，只有几个可用的动作。残肢中的剩余肌肉是仿生手的首选控制来源。这是因为患者可以随意收缩肌肉，收缩产生的电活动可以用来告诉假手要做什么，例如张开或合拢。较高截肢部位(例如肘部以上)的一个主要问题是，没有多少肌肉可以控制真正恢复手臂和手功能所需的许多机器人关节。

由外科医生和工程师组成的多学科团队通过重新配置残肢并集成传感器和骨骼植入物以与假肢进行电气和机械连接，从而解决了这个问题。通过解剖周围神经并将其重新分配到用作生物放大器的新肌肉目标，仿生假肢现在可以访问更多信息，以便用户可以随意命令许多机器人关节。

该研究由瑞典仿生学和疼痛研究中心(CBPR)创始主任、澳大利亚仿生学研究所神经假肢研究负责人、瑞典查尔姆斯理工大学仿生学教授Max Ortiz Catalan教授领导。

“在本文中，我们表明以分布式并发方式将神经重新连接到不同的肌肉目标不仅是可能的，而且有利于改善假肢控制。我们工作的一个关键特点是，我们有可能在临床上实施更精细的手术程序，并在手术时将传感器嵌入神经肌肉结构中，然后通过骨整合接口将其连接到假体的电子系统。人工智能算法会处理剩下的事情。”

假肢通常通过插座连接到身体上，该插座会压缩残肢，导致不适并且机械不稳定。牙槽连接的替代方法是使用钛植入物放置在残留骨内，该植入物会牢固锚定 - 这称为骨整合。这种骨骼连接允许假体与身体的舒适且更有效的机械连接。

“看到我们尖端的外科和工程创新可以为手臂截肢的人提供如此高水平的功能，这是令人欣慰的。这一成就基于该概念 30 多年的逐步发展，我很自豪能够在其中做出贡献”，麻省理工学院研究人员、哥德堡大学副教授、Integrum 首席执行官、骨整合领域领先专家 Rickard Brånemark 博士评论道对于肢体假肢，他们进行了接口的植入。

手术在 CBPR 所在的瑞典萨尔格伦斯卡大学医院进行。神经肌肉重建手术由 Paolo Sassu 博士进行，他还领导了斯堪的纳维亚半岛首例手部移植手术。

“我们与 CBPR 的仿生工程师一起经历了令人难以置信的旅程，使我们能够将新的显微外科技术与复杂的植入电极相结合，提供对假肢的单指控制以及感官反馈。目前在意大利里佐利骨科医院工作的萨苏博士说，手臂截肢的患者现在可能会看到更光明的未来。

《科学转化医学》文章阐述了转移的神经如何逐渐连接到新的宿主肌肉。一旦神经支配过程足够先进，研究人员将它们连接到假肢，这样患者就可以控制假手的每个手指，就像它是他自己的一样(视频：https://youtu.be/FdDdZQg58kc )。研究人员还演示了该系统如何在日常生活活动中做出反应(视频：https: //youtu.be/yC24WRoGIe8)，目前正在进一步提高仿生手的可控性。