仿生手与用户的神经和骨骼系统融合取得了突破性的成就
20 多年前，一场农场事故夺走了卡琳的右臂，她的生活发生了戏剧性的转变。从那时起，她就忍受着难以忍受的幻肢痛。“感觉就像我经常把手放在绞肉机里，这造成了很大的压力，我不得不服用高剂量的各种止痛药。” 除了顽固的疼痛之外，她还发现传统的假肢不舒服且不可靠，因此对日常生活没有什么帮助。当她获得突破性的仿生技术后，这一切都发生了变化，该技术使她能够整天舒适地佩戴功能更强大的假肢。仿生体与卡琳残肢的高度融合，也减轻了她的痛苦。“对我来说，这项研究意义重大，因为它给了我更好的生活”。
人与机器的非凡融合
假肢的机械连接和可靠控制是假肢置换的两个最大挑战。由于这些原因，肢体丧失的人甚至常常拒绝使用市售的复杂假肢，这意味着附着时会感到痛苦和不舒服，并且可控性有限且不可靠。由工程师和外科医生组成的多学科小组通过开发人机界面解决了这些问题，该界面允许假肢通过骨整合舒适地附着在用户的骨骼上，同时还可以通过植入神经和肌肉中的电极实现与神经系统的电连接。视频位于https://youtu.be/YRxtM0Y6ZAQ)。
该研究由澳大利亚仿生学研究所神经假肢研究负责人、瑞典仿生学和疼痛研究中心(CBPR)创始人马克斯·奥尔蒂斯·卡塔兰(Max Ortiz Catalan)教授领导。“卡琳是第一个接受这种高度集成仿生手新概念的肘部以下截肢者，这种手可以在日常生活中独立可靠地使用。多年来，她能够在日常活动中舒适有效地使用假肢，这一事实有力地证明了这项新技术对于面临肢体丧失的人来说具有改变生活的潜在能力”。这种级别的截肢面临的挑战是两块骨头(桡骨和尺骨)应对齐并均匀负载，并且没有太多空间可用于植入和假肢组件。尽管如此，研究小组还是设法开发了一种合适的神经肌肉骨骼植入物，可以将用户的生物控制系统(神经系统)与假肢的电子控制系统连接起来。“我们的综合外科和工程方法也解释了疼痛的减轻，因为卡琳现在使用与她丢失的生物手相同的神经资源来控制假肢”。治疗和预防截肢后疼痛是 Ortiz Catalan 教授团队的另一个主要目标。对于此事，Karin 表示现在已经“更好地控制我的假肢，但最重要的是，我的疼痛减轻了。今天，我需要的药物少得多”。
新仿生技术的一个关键特征是通过骨整合将假体附着在骨骼上。骨组织包裹钛的过程，形成牢固的机械连接。麻省理工学院研究助理、哥德堡大学副教授兼 Integrum 首席执行官 Rickard Brånemark 教授领导了这次手术，并自肢体假体首次用于人类以来就一直致力于肢体假体的骨整合：“钛植入物与骨组织的生物整合为进一步推进截肢者护理创造了机会。通过将骨整合与重建手术、植入电极和人工智能相结合，我们可以以前所未有的方式恢复人类功能。肘部以下截肢水平具有特殊的挑战，所达到的功能水平标志着整个高级肢体重建领域的一个重要里程碑”。
残肢中的神经和肌肉被重新排列，为假肢提供更多的运动控制信息源。Paolo Sassu 博士在瑞典萨尔格伦斯卡大学医院进行了这部分手术，他还在斯堪的纳维亚半岛领导了第一例手部移植手术：“根据临床情况，我们可以为患者提供最佳的解决方案，有时是生物性的手部移植，有时是仿生性的神经肌肉骨骼假体。我们在这两方面都在不断改进”。Sassu 博士目前在意大利 Istituto Ortopedico Rizzoli 和瑞典仿生学和疼痛研究中心工作。
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