新一代假肢可由大脑指挥 接近真肢

　　但是现在传来了好消息：新一代的假肢，可直接与人体骨骼相融合，并且由大脑来指挥，这样的假肢能毫不费力且自然地活动。

　　现在，随着科技的发展，跨学科的合作日益普遍，人造假肢的研究领域也酝酿着新的革新。美国目前正研制让佩带者感觉舒服、使用自如、动作灵巧的假肢，新研制的人造假肢，是过去的任何假肢都无法比拟的。

　　突破“人工臼”难题

　　要想研制出一个让被截肢者感觉舒服的假肢，首要难题就是人工臼。所谓人工臼，就是把某种材料制成凹窝状，假肢的上端可被套或拴系在里面。以前，人们为此想了不少办法，但都不理想。

　　１９５２年，瑞典矫形学家珀—英格瓦·布雷恩马克发现，嵌入兔子骨骼中的钛金属，与兔子的骨骼结合得很好，该技术被称为“骨整合”。后来它被应用于牙齿移植，将假牙牢牢地安在钛金属上，然后固定在患者牙床下的骨骼上，效果非常理想。

　　１９９０年，他的儿子，矫形外科医生里加德，把钛金属杆植入患者骨骼，想以之作为假肢的稳定基础。但由于钛金属杆周围的皮肤很难愈合，几个病人因此受到感染，罹患了并发症。

　　美国布朗大学的分子生物学家杰弗里·摩根和工程学院院长克莱德·布赖恩特，正在寻求解决感染的办法。布赖恩特用钛和合金做试验，想找到一种既坚固又能与人体组织和谐相处的金属联合体。摩根则在培植皮肤细胞，它能被粘在金属上，这样皮肤就能和金属自然地粘合在一起，没有缝隙。这样的想法完全有可能实现。

　　将假肢与大脑相连

　　一旦解决了假肢的拴系问题，下一步就该解决假肢本身的问题了，假肢应能按照大脑直接传送的信号行动。举个例子，铁路工人杰西·萨利文在２００１年因工伤失去了双臂。１年后，医生把他的４根早已不再控制其左臂肌肉的神经，从其肩膀处移植到了胸部肌肉里。６个月后，芝加哥神经工程学中心康复研究所的托德·库依肯，在这几根神经里探测到了信号。

　　库依肯的研究小组在萨利文的胸前密布电极，并用电线把电极与一个多关节的假臂相连接，目的就是要使这４根神经中的信号能通过电极、电线传送到假臂。这样一来，大脑和假臂就被直接关联起来，这种做法果然有效。

　　当医生让萨利文在脑中想着将手张开时，那个人工手几乎是本能地就展开了。萨利文说：“这是我自受伤之后所经历的*美妙的事。”现在，他能吃饭、修剪草坪，但其臂膀只发挥了神经潜能的一小部分。现在，库依肯正在研制传感器，这能让萨利文对所触碰的东西有感觉。

　　另外一个给人造肢体提供动力的方法，就是绕过神经，直接接通大脑。布朗大学脑科学项目的负责人约翰·多诺古，使用了一项名为“大脑之门”的集成电路板。

　　麦特·纳格尔因被刺伤而导致瘫痪，２００４年，科学家们将该集成电路板植入他体内原有的运动神经皮质中。他脑中想着要把光标移至计算机屏幕的右边，此时，他的神经细胞以一种特定的模式被激活，这些数据通过附着于其颅骨的一个接点，被传送至计算机，光标果然被移动了。

　　大脑之门的研发者们更有信心了。他们把一个与计算机相连的假臂放在纳格尔的膝上，让他把假臂上的手张开。他做到了，只是通过想就做到了。

　　假肢能与大脑交流

　　大脑向假肢传送信号，也从假肢那儿收到反馈消息以了解假肢情况。

　　下一代的假肢要配载更多的传感器，它们能跟踪了解假肢的以下情况：假肢所在地面的倾斜度、向前推进的情况、以及其所在空间方位的情况。

　　而传感器与大脑及脊髓之间进行交流的“中间人”，是一种人造神经细胞——“仿生神经细胞”。

　　当这些传感器感受到假肢需要更多动力时，比如要上坡时，它们就会与由微型计算机控制的发动机相互协调合作（发动机已和假肢融为一体了），向上推升假肢佩带者。

　　研究者们还发明了能活动的脚踝，其内部装有一个发动机，还有一系列的弹簧。无线电传感器被植入被截肢者幸存的腿部肌肉中，传感器会与脚踝内部的微型计算机进行信息交流，当需要时，就会增加动力。

　　所有这些设备都非常精致，人造肢体无论从外表还是内在，都和人体本身的没有太大差别：多关节的人造手指将取代以前的假手。以前的假手只有３个手指，而且没有关节。机械膝盖和机械脚踝越来越灵活和有效。*终，甚至连使关节活动的方法，也会越来越类人。

      现在的假肢功能各异，几可乱真，但是始终存在着一些技术难题，比如稳定性不够、灵活性太差，使用者就像是在使用某种工具，而不是用自己的“手脚”。如果将假肢直接安在骨头上，与骨骼连为一体的话，这些问题都可以得到较好解决，如今，科学家们已经攻克了皮肤与金属间的感染问题，这个愿望可以实现了。

　　据英国《泰晤士报》7月3日报道，英国科学家日前发明了一种新技术，可以让金属假肢和体内骨骼连接起来，假肢接头处的金属将被长出来的皮肤组织包裹，就像鹿角从头皮上穿出来一样，从而使截肢者可以更自然、灵活、有力地运用假肢，看起来像真的肢体一样。

　　由鹿角生长原理催生新假肢技术

　　英国伦敦大学生物医学工程中心研究人员根据鹿角生长原理，发明了一种革命性的新技术———内骨穿透皮肤弥补术。这项新科技可以将截肢患者的金属假肢直接穿过皮肤，固定到患者的骨骼上。

　　再生的皮肤组织可以包裹住金属接头部分，形成一个密封的环境，且不会发生任何感染。从骨骼中连接出来的金属杆，可以允许患者像拧螺钉一样安全地装卸外接假肢。

　　专家们称，把假肢安在骨头上，并让皮肤组织缝合金属接头处，会让患者拥有更真实的“感觉”。因为假肢安装在骨骼，而不是绑在或固定在四肢的残余部分，用起来就更加舒服，而因压力造成痛苦的可能性也大大减少。另外，这项新技术还降低了大量的医药费，包括匹配性测试，重复试验，对感染和疼痛的治疗以及手术过程的花费。拇指余骨上的金属断指能写字

　　一名失去拇指的患者用这项新技术安装上了金属假指，如今该患者已能用钢笔写字了。在对这位患者的手术中，医生先穿过皮肤在病人的拇指余骨上钉了一根金属钉。此金属钉其实就是一根特制的钛合金棒，一端固定在骨干，另一端穿过皮肤。然后，将假指固定在这根金属钉上，这样，病人的假指就和手指骨头直接连在了一起，从而使假指变得更像真手指，非常有力。假肢有望拥有正常四肢的全部功能

　　专家们目前正在探索通过电极信号控制假肢的可能性，他们希望在5年之内发明出可以通过神经系统控制的仿生假肢。专家们称，这种被称为ITAP的技术在五年内可以使得仿生肢体和人体神经系统相连，并且能够由人体控制，使其拥有正常四肢的全部功能。

　　此外，研究人员还在试验一种电活化聚合物，即人造肌肉。当对其施以电压时，它就会伸展；关掉电压，它就会收缩。研究人员称，电压越高，其伸展程度就越大。这一过程正是摹拟人的肌肉的活动。