人体仿生机械带来“重生”希望

 汶川大地震后，曾有位科技大学的学生表示他们已设计制造出机械手，可以捐赠给在大地震中右手被砸断的四川北川中学高三学生赵春林。当时有报道称，这只机械手样品曾在当年湖北省和全国大学生机械创新设计大赛中分获得过一等奖和三等奖。经过不断地改进，目前这只机械手除能夹取物品外，还可实现写字、操作鼠标等功能。

　　高科技的人体仿生机械臂越来越接近普通人的生活。今年海外也有多起报道称仿生机械臂取得突破性进展。塞尔维亚一名因车祸伤及手臂的男子，今年5月时，甚至主动砍掉那只伤残的手臂，接受手术后,换上了一只仿生机械臂。

　　人体仿生机械的出现，给多少不幸的人们带来重生的希望。

　　研究进展

　　“靶向肌肉重新支配神经”是重大突破

　　很多人在军队中或在其他事故中受伤被迫截肢，多年来，科学家一直在寻求新方法和新技术，帮助残障人士通过义肢来补偿他们失去或者残疾了的四肢。科技的不断进步也催化了义肢技术的发展。

　　科学家的研究一度停顿在如何令义肢灵活地完成复杂动作的问题上。多年的探索中，他们想过无数办法，包括设计更加柔韧和敏感的皮肤和手臂、在义肢中植入无线电设备等。科学家也曾将传感器植入两只猴子的大脑，使其能够控制一个机械手臂，还使一个残疾人能够借助意念在计算机屏幕上移动光标……其中一些方法由于没有获得管理部门的支持，后竟不了了之。

　　直到一种名叫“靶向肌肉重新支配神经”的新技术被发明及证实，研究成果发表于2009年2月10日出版的《美国医学会杂志》网络版。该技术声称可以操纵10种手臂、手腕和肘部的动作，允许接受手术者通过使用接通电源的神经和大脑，来比以往更加自由地移动仿生手臂。

　　科学家将截肢者在手术后保存下来的神经，同身体内的另一组完好的肌肉（通常是胸部肌肉）连接在一起，然后在这组完好的肌肉上放置电极，当患者想移动手臂时，大脑发送信号，这些信号先使胸部肌肉收缩，然后发送电子信号给仿生手臂，指导手臂移动。这个过程同健康人一样，只需要有自觉的意识就可以。

　　这项通过靶向肌肉重新支配神经的技术，是由医疗手术和当前相应科技的设备合作完成的，并不需要得相关管理部门的支持即可进行运用。但它的局限性在于：并非每个病人都能自如地控制自己的肌肉神经；价格比较昂贵；需要花费数月来等待接通电线的布线神经生长，并且需要漫长训练才能变得高效等。

　　不管怎样，“靶向肌肉重新支配神经”手术仍然是目前先进的技术，它允许神经系统直接控制义肢的运动。

　　实际应用

　　被广泛使用仍是漫长过程

　　芝加哥康复研究所人工义肢神经工程设计中心主任托德库伊肯，是该技术的探路先锋，他早在2001年已开始领队进行人体仿生机械的实验。目前，在美国、加拿大和欧洲，已经有30个人进行了该实验，包括8个士兵。

　　库伊肯认为，这项技术被广泛使用仍需要漫长过程。首先这种仿生机械臂由使用者的肌肉与神经控制，使用者需要时间去适应。比如一位名叫丹尼尔的飞机驾驶员，他于2008年进行换肢手术，三年过去了，他的左手义肢虽然已能够自然而迅速地作出反应，但他自认为“神经生长好，就能够捕捉到信号，但整个适应过程仍需要很长时间”。

　　价格昂贵也是这一技术难以广泛使用的原因之一。目前受关注的触摸仿生公司新研制的“领先手指”，虽然只能替换个别手指，不能替换整个手掌，但它的安装费已高达5.7万至7.3万美元。人们还无法在商店里买到，只能根据每个用户的特殊需求特别定制。

　　政府相关机构的干预也令这项技术投入普遍使用遇到阻滞。美国国防部研究计划局斥资上亿美金，研制出的一种机械手臂，它可模拟手臂、肘部、手腕和手掌27种不同的自然运动，其中包括：旋转、弯曲和伸展。目前该技术已进入实验将一个芯片植入人脑，以此来感知和控制神经元的反应，并迅速将指令传输给机械手臂，让手臂瞬间完成指定动作。但有报道称，美国食品及药物管理局等机构正在密切追踪这个项目，不过他们有可能出于某些原因控制该研发周期暂时停滞几年。有人初步估计，人们真正使用到这个产品的时间，快也要四五年后。