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揭秘高科技极真仿生手臂 肌肉与神经间完美融合
高科技极真仿生手臂：肌肉与神经间完美融合
据国外媒体报道，2008年11月1日晚，在巴格达巡逻的装甲运输车遭到武装分子两颗手榴弹的袭击，其中一颗将运输车舱门击穿，融化的高温铜液贯通了警长格伦·雷曼（Glen Lehman）的右肘，随后滚烫的液态金属继续蔓延到雷曼的腿上。虽然在二十分钟后抵达了野战医院，并由直升机转移到四十公里外的巴拉德联军基地。这时的雷曼失血量几乎全身血液的一半。来自德国的医生将雷曼肘关节以上的手臂部分全部切除，并最终运送到位于美国华盛顿的沃尔特·里德（Walter Reed）陆军医疗中心。
通常像雷曼这样遭遇的老兵会得到一个安装假肢的手臂，如果运气好的话，他会继续活下去。但是雷曼的假肢需要一个合适的形状，因此医生进行了一项被称为针对性肌肉神经移植术（TMR）的实验手术，手术成功的话雷曼将获得一个非凡的高科技仿生假肢。主刀实验手术的外科医生小心地剥开他的手臂神经，这些神经通常是控制手肘部位的活动。他的末梢放射状神经结构可控制手掌的打开到三头肌外侧，而中间神经则是控制手的合拢到肱二头肌的内侧。
外科医生进行的手术可算是一种怪异的“创造”，并会产生神奇的影响。戴上高科技假肢后，当雷曼想移动他已经失去的右臂时，皮肤就会出现涟漪褶皱，而大脑依然照常发出物理信号。当他试图合拢手时，人造二头肌在神经兴奋的传导出现收缩。重新“修改”的神经路线可以提高控制神奇仿生假肢的能力，这款高科技仿生假肢的原理是使用计算机读取由肌肉中产生肌电脉冲。雷曼戴上他的新胳膊后，可算是一个真正的半机械人，但是他并不是科幻小说中的生物体，位于芝加哥的机体复原研究所仅用了三次实验就将雷曼的高科技仿生假肢安装到他的身体上。
此外，研究人员在其衣服的袖套处附上八对盘形电极，以控制肌电的活动。最后这个假肢穿过袖筒并与雷曼的身体进行微调适应，通过缠绕在躯干上的吊索定位。这款新型高科技仿生手臂是国际化的集成产物，被喻为“怪物集合”。因为肘部和前臂来自位于马萨诸塞州的一家公司，可旋转的手腕来自德国，手掌则由中国生产。总重量为4.84磅。雷曼在启动仿生假肢前使用正常的左手点击位于假肢手肘部分的按键，假肢的自动升降调整装置就开始工作，可弯曲肘部、然后还可伸直，旋转手腕。通过整个测试运动过程，假肢画出了一个完整的圆圈，虽然过程使人紧张不安，最后拇指和食指还可闭合并再次展开，看起来像是机器人练太极。
雷曼目不转睛地望着这款高科技仿生手臂，并通过想象控制手臂的运动，就像控制他曾经的手臂所采用的方式一样。控制手臂时可集中精神练习手臂与躯干的连接部位，触发这部分的电极引导神经肌肉的活动。一个手机大小的小型计算机镶嵌在雷曼肩部的吊带上，它是控制手臂各种动作的中央处理器，存储这各种关于手臂运动的指令。比如当手握紧时，雷曼可以“告诉”计算机“捏”这个动词，计算机就会记住他思想活动中关于捏的信息，记录下对应的肌肉活动信号。
但是，如果雷曼将镶嵌在背部吊带上的传感器脱下，那么他下次要指挥机械臂执行“捏”这个动作时就要重新为计算机示范一遍，这是因为肩部的传感器只能记录当下位置的肌肉活动信号，一旦移动了传感器的位置就需要从头再来。雷曼机械臂与躯干连接位置随着每天的练习、肌肉的张开和收缩，皮肤也开始延展开来，从根本上讲大脑的活动也会随着机械臂的加入而改变，每天他可观察自己的机械臂以不同的方式运动。
在必要的培训结束后，雷曼开始展示了这款高科技仿生机械臂的超高性能，他能够捏起夹克上的拉链头，类似与正常人使用拇指和食指才能做到的动作。他还可以用机械臂伸入冰箱，拿出一个饮料瓶，甚至可以捡起一个硬币并投到一个投币口中。不过，雷曼现在的控制远非完美，之前他在控制机械臂正确握住拉链时尝试了好几次才成功。
雷曼现在练习仿生机械臂时如果将瓶子跌落，就用正常的左手捡起，放回冰箱中继续尝试。虽然联系过程是反复而且艰苦的，但是这款高科技仿生机械臂比传统的假肢“聪明”很多，以往需要数个月的时间才能适应。雷曼认为他现在需要实践练习，从不得不控制机械臂并告诉它该做什么，变成自如地控制机械臂，让它听从自己的想法。（Everett/编译）
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据外媒21日报道，在美国举办的假肢协会会议上，英国苏格兰一家义肢公司展出了目前世界上最逼真的仿生手，这种仿生手不仅外表看上去和人手极其相似，细节也非常出众，连手上的毫毛、斑点甚至指甲的修饰都没有漏掉。仿生手功能也很齐全，能做出拖拽、支撑等动作，甚至还可以打字。
这款产品名为“活皮肤”，由高质量的硅树脂制成，外表是手工绘制，力求与真手外形接近。产品包括手指的一部分、整根手指、手和手臂。根据每个人体态的不同，厂商会检查每个人的身体特征，专为其定制合适的假肢。
义肢公司的发言人丹尼-萨利文表示，他们已在100位残疾人身上安装了假肢，反应均良好。“客户们都比较满意，尤其是‘皮肤’的颜色方面。我们的目标就是越真越好。”萨利文还称自己的产品制作时间更短，“自动成像系统会帮助我们缩短肢体的制作过程，而且效果会更接近客户需求，还不容易出错。”萨利文说。
目前，这种逼真的仿生手还在试验阶段，该义肢公司希望，世界上能有越来越多的人不再有残缺的遗憾。
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天生没有左手的残疾男孩马修-詹姆士致信梅赛德斯GP-佩通纳F1车队老板罗斯-布朗，希望他能为自己提供3.5万英镑(5.70万美元)，用来安装目前最先进的假肢
北京时间8月20日消息，很多小男孩一定梦想着有一天能拥有一辆梅赛德斯。然而一级方程式赛车迷、天生没有左手的残疾男孩马修-詹姆士的追求更加特别，他致信梅赛德斯GP-佩通纳F1车队老板罗斯-布朗，希望他能为自己提供3.5万英镑(5.70万美元)，用来安装目前最先进的假肢，作为报答，他允许GP像在赛车上打广告一样，把梅赛德斯的标志印在假肢上。
该公司看过信后，被这位14岁的英国小男孩“充满睿智的感人信件”深深打动，同意帮他筹集他所需要的资金。该公司还与修补术专家“触摸仿生公司”(Touch Bionics)合作，为他定制了一个 i-LIMB Pulse假肢，这是当今全球最先进的假肢。这种假肢能够提起14石(88.90公斤)的重物，它的功能齐全，马修借助它，可以握笔画画和写字、系鞋带或者拿起球。
12日安装上假肢后，与双亲——44岁的父亲罗布和42岁母亲蒂娜一起居住在伯克郡沃金厄姆的詹姆士说：“这太令人难以置信了。我原来的假肢像夹子一样，拥有最基本的开合机制，使用起来非常不方便。但是有了这个新假肢后，我几乎可以做任何我想做的事情。它看起来非常酷，假肢的外壳是透明的，因此你可以看到正在工作的内部结构。他们还在手腕部位印了梅赛德斯的一个小标志。”
触摸仿生公司同意为马修免去2.5万英镑(4.07万美元)费用，并教他如何使用假肢后，这个小男孩专程赶往苏格兰利文斯顿的该公司总部。他说：“我期待早点重返学校，以便检测它是不是好用。我喜欢科学，打算从事工程学领域的工作，但是我在做实验室试验时有困难。现在这些问题对我来说将不再是问题。我还喜欢体育运动，但是几乎任何涉及到两只手的运动对我来说都有难度，例如板球。现在我终于可以和其他同伴在这些方面一较高下了。”
今年6月，梅赛德斯GP-佩通纳F1车队接到马修的来信后，邀请他到公司总部进行参观，而且带他见了一级方程式赛车车手迈克尔-舒马赫。该公司通过向赛车迷和赞助商募捐的方式，为他筹集了1万英镑(1.63万美元)资金，用来安装假肢。布朗说：“马修寄给该车队的信非常感人。近距离观察i-LIMB Pulse，我们意识到一级方程式赛车采用的技术，有多少被用在制造这种最先进的假肢上。”
该汽车公司现在打算与触摸仿生公司一起研制一种新型假肢。触摸仿生公司的鲁思-伯恩斯说，这项假肢技术能让患者体验一系列自然运动，甚至能够感觉到轻微的颤动。她说：“这种假肢通过指令肌肉和剩余肢体产生作用。很多患者最初会发现很难移动假肢，但是现在马修已经熟练掌握几个动作的操作技巧。他相当聪明。”(秋凌)
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据英国媒体8日报道，5年前，美国佛罗里达州只有两个月大小的海豚“温特”不小心掉进捕蟹笼导致尾鳍断裂，后来，人们为“温特”装上义鳍，使它成为世界上首只装有完整仿生尾鳍的海豚。经过长时间的适应后，“温特”不仅活了下来，它甚至能做出后空翻、拍水等让人惊叹的动作。如今，“温特”的故事被导演查尔斯·马丁·史密斯搬上了大荧幕，影片将在今年秋天以3D形式在英国首映。
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兽医专家克里斯蒂.汤姆林森决定收养活波可爱的纳吉奥，但是很快她发现纳吉奥并不快乐，因为它不能像正常的狗狗一样生活。于是她开始为纳吉奥募捐，并最终筹集了1300美元。随后汤姆林森联系了丹佛一家名为Orthopets的公司为纳吉奥定做假肢，这家公司专门生产供动物使用的各种矫正器械。去年1月份，纳吉奥四个假爪子制作完成，全部花费为4500美元，Orthopets公司免去了3200美元的差额。
Orthopets公司在脸谱网上的主页中还贴有其它安装了各种假肢的宠物照片。这些肢体受伤的宠物宝贝们借助假肢重新站立并且行走，得以像其它同类一样地正常生活。
盘点顶尖智能假肢：电动足踝像真腿一样弹起(2)
大约250个人接受了这种仍处于实验阶段的技术的治疗。但另有一种生物电子装置已表明，大脑与机器的结合可以是强大而经得起时间考验的，过去30年中全球已有近20万人装上了它。这就是耳蜗植入装置。艾登· 肯尼是最近接受植入的患者之一。他母亲塔米· 肯尼还记得一年前得知自己的宝宝连助听器都用不了时的情景。“我就只是把他抱在怀里哭，”她说，“我知道他听不见我的声音。他以后怎么跟我沟通呢？有一回，我丈夫拿两只铁锅互相击打，希望他有点儿反应。”艾登全然没听见那噪音。
现在他就听得见了。2009年2月，约翰· 霍普金斯大学的外科医生在他每个耳蜗内曲折地放入了带有22个电极的细线(耳蜗是正常情况下负责感应声波振动的内耳构造)。艾登身上的话筒接收声音，把信号发送给电极，而后者直接把信号转入神经。
“手术后一个月，医生启动植入装置的那天，我们发现他对声音有反应了。”塔米·肯尼说，“他会对我的话音转过头来，太神奇了。”现在他正在配合治疗学说话，迅速赶上听力健全的同龄人。
继耳蜗装置之后，生物电子眼也许会很快问世。几年前，视网膜色素变性夺去了乔· 安· 路易斯的视力，这种疾病会毁坏眼内负责感光的杆细胞和锥细胞。然而她最近恢复了部分视力，是得益于眼科专家马克· 胡马云的研究。
患有这种眼疾的病人，通常会有部分内层视网膜未受损伤，乔· 安· 路易斯就是如此。这一层视网膜构造中布满了双极细胞和神经节细胞，正常情况下它会收集来自外层的杆细胞和锥细胞的信号，再转给从视觉神经发散出来的纤维。早先没人知道内层视网膜使用的是什么样的信号，或者如何对之输送它能够解读的图像。1992年，胡马云开始在手术中为此类患者的视网膜装上微小的电极阵列，这样试验了一小段时间。
“我叫他们用眼睛追踪一个点，他们做到了。”他说，“他们能看见排成行列和柱状的东西了。”又经过十年的试验，胡马云和同事们开发出一套系统，命名为“阿耳戈斯”(希腊神话中的巨人，长着上百只眼睛)。患者佩戴一副墨镜，上面装有一架微型摄像机和无线发射器。影像信号被发送给腰带上的电脑，转成神经节细胞能读懂的电脉冲，再发送给置于耳后的接收器。从那里引出一根导线接入眼内，通向轻轻附着在视网膜表面的方形16电极阵列。脉冲激发电极，电极激发细胞，然后大脑完成剩下的工作，让第一批接受治疗的患者看到了物体的边缘和粗略轮廓。
2006年秋，胡马云和他所供职的“第二视界”公司联合一支国际团队，把阵列中的电极增加到60个。和像素更多的相机一样，新阵列能产生更清晰的图像。来自得克萨斯的路易斯是最早获得新阵列的患者之一。“现在我又能看出树的轮廓了，”她说，“印象中那是我失明前看到的最后一样东西。现在我看得到向四面八方伸出的枝干。”
研究者又使神经义肢的概念更进一步，开始用它来辅助大脑本身。参与一项“大脑之门”计划的科学家正试图把完全丧失行动能力的患者的大脑运动皮质直接与电脑相连，使他们能够用意念来操控外界物体。现在已有受试者能这样移动电脑屏幕上的光标。研究者甚至计划开发一种人工海马，替代人脑中储存记忆的海马结构，用来为失忆患者移植。
不是每件事都会进展得那么顺利。在首批接受“大脑之门”治疗的四名患者中，有一人后来决定取下电脑接头，因为它干扰其他的医疗设施，而乔· 安· 路易斯说她的视力还没恢复到能安全过马路的地步。然而阿曼达的断臂装上了更有弹性的新型塑料罩，控制手臂的神经与电极得到了更好的调谐。
“这意味着我能用假臂做的事大大增加了。”她说，“芝加哥那边又出了一款新的，可以让我做出好多不同的抓握动作，我想拿来用。我希望能用假手跟我园里的孩子们一起捡拾硬币、小锤和玩具。”库伊肯说，这都不是什么奢望。“我们把辅助生活的工具带给患者，比他们之前用的要好一些，但仍嫌粗劣，跟精巧的人体构造没法比。它们在大自然面前，就像举在太阳下的蜡烛一样微不足道”。
尽管如此，至少使用着那些工具的人们能举得起蜡烛了，有的甚至还在黑暗中看见了跳动的一星烛火呢。
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埃及木乃伊发现假脚趾为世界最早功能性假肢
保存在开罗埃及博物馆的一个人造脚趾，年代可追溯到公元前600年，是世界上最早的功能性假肢。
其中一个大脚趾使用木头和皮革制成，分3部分，保存在开罗的埃及博物馆，另一个被称之为“格莱维勒·切斯特假脚趾”，现在大英博物馆展出。两个人造脚 趾均可帮助它们的主人像正常的埃及人一样走路。
两个人造脚趾的年代可追溯到公元前600年，比此前认为的最为早期的假肢——罗马卡普拉假腿——早了数百年。两位失去右脚大脚趾的志愿者试戴了 这两个人造脚趾。在索尔福德大学的修复与人体性能研究中心的盖特实验室，首席研究员、英国曼彻斯特大学的杰克·芬奇博士对假脚趾进行了一系列测试。
她在发表于《柳叶刀》杂志上的研究论文中指出：“将其认定为真正意义上的假肢需要满足一些标准。所使用材料必须能够经受住身体重量的考验，不会 在使用中破裂。拥有合适的比例非常重要，外观也要与真正的脚趾非常接近，能够被佩戴者及其周围的人所接受。残肢必须保持清洁以便于佩戴和脱下假脚趾。最为 重要的是，假脚趾必须能够辅助佩戴者行走。”
芬奇说：“大脚趾承受了身体大约40%的重量，帮助人体向前移动，但失去大脚趾的人也能很好地适应。为了准确确定这两个假脚趾是否满足任何功能性方面的标准，我采用了一系列分析技术，其中包括安装在人行道上的集成摄像机和压力测量装置。”
研究过程中，志愿者被要求佩戴两个假脚趾同时穿上埃及凉鞋进行测试，虽然在设计上功能与真正的大脚趾无法相提并论，但其中一名志愿者还是在假脚趾的帮助下平稳行走。分析发现，佩戴两个假脚趾时脚下的压力并未大幅提高，两位志愿者表示卡罗的假脚趾更为舒适。
格莱维勒·切斯特假脚趾使用cartonnage(制造木乃伊盒的材料，使用亚麻、胶水和灰泥制成)制成，上面有明显的佩戴痕迹，开罗的假脚趾拥有简单的铰链、斜切的前缘以及扁平的底面等特征。
芬奇表示：“格莱维勒·切斯特假脚趾的佩戴痕迹以及开罗假脚趾的设计特征促使我得出这样一种推测，它们的主人曾在生前佩戴，而不是出于宗教或者 仪式目的在制造木乃伊时装上。然而，只有在实验室条件下对志愿者佩戴两个假脚趾的复制品进行测试，我们才能确定它们能否真正帮助它们的主人行走。我的发现 强烈表明两种设计的功能都能替代失去的脚趾，可以被视为真正意义上的假肢。如果确实是这种情况，古埃及人无疑就是在假肢这个医学领域的第一个实践者。” (秋凌)
埃及现最古老简易型假肢 古代科技令人叹服(图)
存放在开罗埃及博物馆内的世界上最古老的功能性假肢
杰奇•芬奇博士左手拿的是“开罗大脚趾”，右手拿的是英国“Greville Chester大脚趾”
科学网(kexue.com)讯 2月16日消息，假肢并非只存在于当代，在遥远的古代已经存在简易型假肢。一项最新研究发现，两件“人造大脚趾”制品是世界上最古老的功能性假肢，而其中一件“人造大脚趾”制品在一具埃及木乃伊的脚上。
据国外媒体报道，目前在开罗埃及博物馆(Egyptian Museum )内存放着一件由三只“脚趾”组成的木料和皮革人工制品，而英国博物馆也展出了“Greville Chester大脚趾”人工制品，这两件人工制品都能够帮助缺少脚趾的主人，使他们像正常的埃及人那样行走。据悉，这两个人造大脚趾制造于公元前600年 之前，比之前被公认为最古老的实际意义上的假肢—“Roman Capula Leg”（罗马Capula小腿）早几百年。
为进行康复和人体机能的研究，英国曼彻斯特大学的首席研究员杰奇•芬奇（Jacky Finch）博士在萨尔福德大学(Salford University)中心的步态(gait)实验室进行了一项测试。杰奇•芬奇选择了两名“失去了右脚大脚趾”的志愿者，来对这两件都像脚趾的“复制 品”进行测试。杰奇•芬奇在国际顶级医学杂志《Lancet》杂志上写道：“要被列入真正的假肢器官，任何假肢都必须满足几项标准。首先，这个假肢必须能 承受身体的重量并在使用中产生的力量，而不会在使用过程中突然折断或破裂。其次假肢的比例也很重要，其外形必须足够“相像”以使该假肢能被穿戴者以及其他 人所接受。另外，该假肢还必须保持干净并且容易穿上和脱下，最重要的是假肢必须能帮助穿戴者行走。”
杰奇芬奇还表示：“人们认为人体的大脚趾要承受体重的40%，并且负责着人类向前的“推进力”，虽然那些没有大脚趾的人也能很好地适应。另 外，要准确地决定这些功能性假肢的水平，需要应用步态分析(gait analysis)技术。”（注：步态分析是研究步行规律的检查方法，旨在通过生物力学和运动学手段来揭示步态异常的关键环节及影响因素，从而指导康复评 估和治疗。）
据悉，这两名志愿者被要求用埃及凉鞋来“穿”这两件复制品，但其中一名志愿者穿上两件人造大脚趾都能很好地行走。两名志愿者表示，穿上这两件复制品不会显著增加脚下的压力，而且非常舒适。杰奇芬奇还表示‘Greville Chester大脚趾’的磨损和‘开罗大脚趾’上的重要特征引发不少人的质疑。
据科学网(kexue.com)了解，这些大脚趾不会仅因为宗教的缘由而被主人死后才穿上，在生活中它们的主人也会穿戴这些大脚趾。这两件复制品的设计具有代替失去脚趾的‘功能’的能力，因此它们绝对可以称得上是真正的假肢器官。
(科学网-kexue.com 蜘蛛侠)
盘点顶尖智能假肢：电动足踝像真腿一样弹起(2)
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未来“冠军”有20副假肢
【人物】
残疾男孩考迪·麦卡凯斯兰德今年9岁，为了自主生活和参加各种运动，他家人为他准备了20副不同的假肢。热爱运动的他最大的愿望就是获得一枚残奥会金牌。考迪来自美国得克萨斯州，他平时会参加跑步、游泳、足球、冰球等各种运动，他会根据不同场合选择不同的假肢。考迪运动成绩很不错，经常在各种比赛中，击败身体健全的对手。
