美國麻省理工學院研究團隊開發出一種新型“仿生膝”關節假肢，與傳統假肢相比，能夠幫助膝上截肢者行走更快，更輕鬆地完成爬樓梯、跨越障礙等複雜動作。這項成果發表在最新一期《科學》雜誌上，標誌着假肢技術從被動輔助，轉向主動感知與智能控制的重大飛躍。
“仿生膝”直接與用戶的肌肉和骨骼組織整合，讓用戶對假肢的控制更加自然
圖片來源：美國麻省理工學院
傳統的假肢系統是將殘肢置於接受腔中，而這種新裝置是直接與用戶的肌肉和骨骼組織整合，從而提升穩定性，並讓用戶對假肢的控制更加自然，彷彿其身體的一部分。團隊指出，這種“組織整合式假肢”不僅是一個外接工具，更是與人體生理系統高度融合的智能裝置，使用戶獲得更強的“肢體歸屬感”。
該系統的創新之處在於，結合了一種名爲激動劑—拮抗劑肌神經元界面（AMI）的新手術方法。這種方法通過手術重新連接肌肉對，使其在殘肢內保持動態互動，提供感覺反饋，併產生可用於控制假肢的電信號。在此基礎上，團隊開發了一個集成系統，不僅能讀取來自AMI肌肉的信號，還將假肢植入骨骼結構中，從而實現更高的穩定性和更精準的運動控制。
團隊設計了一種鈦棒植入技術，將其插入截肢部位的殘餘股骨中。這種植入物不僅提升了機械控制和承重能力，還內置16根導線，可從位於體內的AMI肌肉電極獲取信息，從而更準確地捕捉肌肉信號並轉化爲假肢動作。
這一整合系統被稱爲e-OPRA（電子骨整合假肢系統）。在實驗中，兩名受試者接受了AMI聯合e-OPRA植入。團隊將其表現與另外8名僅接受AMI但未植入e-OPRA的用戶，以及7名既無AMI也無e-OPRA的用戶進行了對比。所有參與者都使用實驗室開發的動力膝關節假肢進行測試。
測試內容包括膝蓋彎曲到指定角度、爬樓梯和跨過障礙物等任務。結果顯示，在大多數任務中，使用整合系統的受試者表現優於其他兩組，特別是在需精細控制和動態平衡的任務中優勢更明顯。
