能解碼運動意圖的假肢問世

機器人假肢實驗測試：患者將水倒入玻璃杯中。圖片來源：比薩圣安娜高等學校

來自意大利比薩圣安娜高等學校生物機器人研究所的團隊，開發出一種安裝在截肢者殘臂和機械手之間的全新接口，可解碼運動意圖。該接口與機械手集成后，已在第一位患者身上成功進行了測試，讓患者能像運用自己的手那樣操控機械手。這一成果是科學家為徹底改變假肢未來發展而進行的一項前沿探索，相關研究發表在最新一期《科學·機器人》上。

新接口的開發理念是通過植入肌肉的磁鐵去解碼運動意圖。團隊使用幾毫米大小的微型磁鐵，植入截肢手臂的殘留肌肉中，這些磁鐵可利用肌肉收縮產生的運動來張開和閉合手指。

研究團隊解釋說，人體前臂有20塊肌肉，其中許多都負責控制手部運動。許多失去手的人仍會感覺手部還在原處，也是因為殘留的肌肉會根據大腦的指令運動。團隊詳細繪制了這些動作，并將其轉化為信號來引導機械手的手指。微型磁鐵具有天然磁場，可在空間中輕松定位。當肌肉收縮時，磁鐵會移動，再通過一種特殊的算法將其轉化為對機械手的特定命令。

團隊將此項成果稱為假肢醫學領域的一項重大進步。患者的手臂上植入了6塊磁鐵，使用假肢已測試了6周。實驗結果則遠遠超出了團隊最樂觀的預期：患者能自如控制手指的運動，拿起并移動不同形狀的物體，還能完成許多日常動作，如打開罐子、使用螺絲刀、用刀切割、拉上拉鏈等，而且他能自己控制抓住易碎物體時的力度。

這個新系統無需電線和電源，只用磁鐵和肌肉就能控制機械手指的運動并實現日常活動。這種能解碼運動意圖的接口非常了不起，與此同時，該研究對患者殘留肌肉的運用也十分出神入化——團隊需要通過手術將極微小磁鐵植入到患者前臂肌肉中，還需要用核磁成像和肌電圖識別截肢區域的各組肌肉，更要兼顧患者的體感。這些一步步都極具挑戰性的工作，共同“搭建”起了世界第一只磁控假手。

（原標題：用磁鐵和肌肉控制機械手指，能解碼運動意圖的假肢問世）