2025-09-22 08:32 点击次数:54
近日欧洲杯体育,麻省理工学院(MIT)的商讨东谈主员通知开发出一种新式仿生膝关节,可匡助膝上截肢者走得更快、爬楼梯更省力、规避扼制物也更平日,性能优于传统假肢。
与传统假肢将残肢插入摄取腔不同,这套新系统径直与使用者的肌肉和骨组织整合。这么不仅提高了富厚性,还让用户对假肢行为领有更强的放置才气。
在一项小范围临床商讨中,参与者宽阔嗅觉这条“腿”更像我方躯壳的一部分,而传统膝上截肢者难以得回这种“躯壳包摄感”。
干系著作以题为“Tissue-integrated bionic knee restores versatile legged movement after amputation”发表在Science期刊。麻省理工学院 Hugh Herr 教授为通讯作家,他在一次攀岩旅行中遇到狂风雪,导致双腿膝盖以下截肢,博士生 Tony Shu 为第一作家兼通讯。
曩昔几年,Herr 践诺室一直在开发新式假肢,能从截肢后残留的肌群中索要神经信号,并用这些信号来指导假肢解析。
传统截肢手术频繁会堵截成对的拮抗肌,使它们无法轮流松开与拉伸,遏止了肌肉之间自然的“拮抗—协同”关系。这种遏止让神经系统难以感知肌肉的位置和松开速率。
Herr 团队开发了一种名为拮抗肌-神经接口(AMI) 的新术式:术中把原来成对的肌肉再行蚁集,使它们在残肢内仍能相互动态通讯。这种骨子嗅觉响应匡助率领者决定何如出动假肢,同期产生可用来罢放假肢的电信号。
2024 年的一项商讨败露,摄取 AMI 手术的小腿截肢者行走速率更快、避障行为更当然,较着优于传统小腿截肢者。
在新商讨中,团队将 AMI 时刻扩张到膝上截肢东谈主群。他们但愿系统不仅能通过 AMI 读取肌肉信号,还能径直与骨骼整合,带来更高富厚性和更精确的嗅觉响应。
为此,商讨东谈主员瞎想了一种手术:在截肢端残留的股骨内植入钛合金柄(e-OPRA)。该植入物比传统摄取腔提供更优的机械放置与负重才气,同期内置 16 根导线,收罗体内 AMI 肌肉上的电极信号,终了更高保简直肌电转导。
这套骨整合系统把 AMI 信号及时传输给专为本次商讨开发的机器东谈主放置器,后者据此打算用户盼愿的膝关节力矩,初始假肢完成行为。
“统统部件协同使命,使信息收支生体更顺畅,与开采机械接口更当然。”Shu 说,“咱们把负荷径直交给本应受力的骨骼,而不是挤压软组织,既不适又易感染。”
践诺中,两位受试者摄取了 AMI+e-OPRA 妥洽系统,即“骨整合肌-神经假肢”(OMP)。商讨团队将他们与仅作念 AMI 手术的 8 东谈主以及既无 AMI 也无 e-OPRA 的 7 东谈主进行对比,统统受试者均试用了践诺室开发的践诺型能源膝假肢。
测试任务包括:精确抵牾至指定角度、凹凸楼梯、超过扼制。成果败露,在大大批任务中,OMP 用户暴露优于仅作念 AMI 的受试者,更远超传统假肢用户。
范德堡大学机械工程教授、智能机电中心主任 Michael Goldfarb(未参与商讨)评价谈:“这篇论文终明晰科学界耐久以来的愿景——一条十足生理整合、可由富厚放置的机器东谈主腿。这项使命极其繁重,作家们值得高度推奖。”
除了评估步态与其他行为,商讨团队还瞎想了一系列问卷,特意掂量受试者对假肢的“躯壳包摄感”——即他们把这条机械腿视为本人一部分的进度。
问卷问题包括:是否嗅觉我方仍有两条腿?是否定为假肢是躯壳的一部分?是否以为我方能掌控假肢?每个问题皆旨在评估受试者的“能动性”“开采包摄”以及“躯壳表征”。
成果败露,跟着践诺鼓吹,两名摄取 OMP 系统的受试者在能动性和包摄感的提高幅度上,远高于其他组。
Herr 指出:“这篇论文的另一通衢理在于,它深切有计划了躯壳包摄问题,并败露这种整合形势显赫增强了包摄感。不管机器东谈主假肢的 AI 系统多先进,如若仅仅外部用具,用户恒久以为它是‘外物’。而选拔组织整合要津后,当你问使用者‘什么是你的躯壳’时,整合进度越高,他们越会说‘假肢等于我的一部分’。”
当今,AMI 手术已在 Brigham and Women’s Hospital 老例讹诈于小腿截肢患者,Herr 瞻望很快也会成为大腿截肢的表率术式。而 OMP 复合系统仍需更大范围临床检会以得回 FDA 批准,这一流程瞻望需五年傍边。
1.https://news.mit.edu/2025/bionic-knee-integrated-into-tissue-can-restore-natural-movement-0710
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