不仅能恢复行走能力，还能感受到空间地位。
这是史上第一次，膝盖以下截肢的患者有机会能通过神经信号管制板滞腿的静止，并以做作步态恢复行走了。
该研讨出自麻省理工学院（MIT）。想做到这一点的患者需要进行专门的手术，并将非侵入性表面电极衔接到机器人假肢小腿上。相关论文已发表于昨日出版的 Nature 子刊《做作医学》。
论文标题：Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41591-024-02994-9
人类的大多数肢体静止由轮流伸展和收缩的成对肌肉管制。在传统的膝下截肢过程中，这些成对肌肉的相互作用被打乱。这使得神经系统很难感知肌肉的地位和收缩速率 —— 而这些感觉信息对于大脑决定如何移动肢体至关重要。
遭遇过这类截肢的人可能会难以管制他们的假肢，因为他们无法准确感知肢体在空间中的地位。现在，他们可以依靠内置在假肢中的机器人管制器来实现感知了，这些板滞腿还包括可以检测和应对陡坡和障碍物的传感器。
「接下来发生的事情相当神奇。拥有这类神经接口的患者能够以正常速率行走，上下台阶和陡坡，并且无需思考就能绕过障碍物，这是做作的、下意识的行为，」MIT Media Lab 教授、论文合著者 Hugh Herr 说道。「即使他们的小腿是由钛和硅胶制成的 —— 所有这些机电元件 —— 仿生肢体的感觉很做作，静止也很做作，虽然没有意识。」
该方法依赖于截肢部位的手术，以创建研讨人员所称的兴奋剂 – 拮抗剂肌神经接口（AMI）。接下来的程序涉及衔接肌肉对（对于膝下截肢，则为两对）以及引入专有的合成元件。
新型板滞腿的「人机接口」在身体和机器之间建立了双向衔接。肌肉感应电极将信号发送到假肢内置的一台小型计算机，芯片将其解释为踝关节和脚掌关节的角度和力量。它还会发回有关假肢地位的信息，恢复肢体在空间中的地位感，也称为本体感觉（proprioception）。
「这类特殊的管制模式远远超出了人们所能想到的范围，」佛罗里达大学神经板滞工程师 Daniel Ferris 体现。「他们在过去八年中逐步建立了这类创新的方法，并且显示出了更好的仿生小腿的积极成果。」最新发表的研讨中值得注意的是，参与者人数比以前的研讨要多，其中包括七名接收治疗的患者和七名接收对照的患者。
在该工作中，为了测试仿生腿，研讨者要求患者以不同的速率在平地上行走、上下陡坡和楼梯，并绕过障碍物。
相比以往的板滞腿，AMI 用户的步态更加做作，更接近做作人类肢体的静止。在一些复杂的地形上，更做作的动作可以提高静止自由度，此外在其他研讨中，研讨人员还注意到能量消耗减少、身体压力减少等优势，新型板滞腿甚至为一些截肢者带来了额外好处。
论文合著者、MIT 博士后研讨员 Hyungeun Song 体现，研讨团队对仿生装置的效率感到惊讶。假肢接口仅发送了肢体向脊柱发送的典型信息量的 18%，但这就足以让患者以正常步态行走了。
这里的主要发现之一是，截肢肢体的神经反馈只需稍有增加，就可以获得明显的仿生神经可控性，达到允许人们直接神经管制行走速率、适应不同地形和避开障碍物的程度。
仿生腿的下一步
AMI 截肢现在已成为马萨诸塞州 Brigham 妇女医院的标准，论文的合著者 Matthew Carty 就职于该医院。由于患者对于板滞或非板滞假肢的需求，这类技术（或类似技术）可能会远远超出目前的研讨范围。迄今为止，全球约有 60 人接收了肘部或膝盖上方或下方的 AMI 手术。
Herr 体现，原则上，像他这样曾经截肢的人可以接收 AMI 康复治疗，他正在认真考虑这一手术。根据截肢者联盟的数据，目前有 200 多万美国人失去了肢体，美国每年有近 20 万条小腿被截肢。
该论文的作者之一，MIT 教授 Hugh Herr。
在机器人技术方面，已经有可以与神经接口兼容的商用腿部假肢出现了。最需要开发的领域是截肢部位和假肢之间的衔接。Herr 体现，该界面的商业化可能还需要五年左右的时间。
Herr 体现，他们的长期目标是神经整合和具体化：让板滞腿成为身体的一部分，而不是工具。这项新研讨「是向前迈出的关键一步」。
参考内容：
https://spectrum.ieee.org/prosthetic-leg
https://www.media.mit.edu/articles/a-prosthesis-driven-by-the-nervous-system-helps-people-with-amputation-walk-naturally/
https://www.media.mit.edu/projects/agonist-antagonist-myoneural-interface-ami/overview/