獸醫(yī)演示麻省理工學(xué)院假肢

一名陸軍退伍在伊拉克失去了部分腿，他周一走出了更多的彈簧，他揭開(kāi)了世界上第一個(gè)機(jī)器人腳踝 - 這是由麻省理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的下肢截肢者的重要進(jìn)步。

24歲的加思斯圖爾特在伊拉克爆炸中失去了膝蓋以下的左腿，在羅德島普羅維登斯退伍事務(wù)醫(yī)療中心舉行的儀式上展示了新的動(dòng)力腳踝假肢。斯圖爾特走進(jìn)了這個(gè)設(shè)備，與其他設(shè)備不同，它使用類似肌腱的彈簧和電動(dòng)機(jī)推動(dòng)用戶前進(jìn)。原型設(shè)備可減輕疲勞，改善平衡，并為截肢者提供更流暢的步態(tài)。它最早可能在2008年夏天上市。

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室Hugh Herr教授和他的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了腳踝。Herr，NEC職業(yè)發(fā)展教授和媒體實(shí)驗(yàn)室生物機(jī)電學(xué)研究小組負(fù)責(zé)人，是VA研究調(diào)查員。他也是一名雙截肢者，測(cè)試了他的發(fā)明：“這種設(shè)計(jì)釋放的力量是傳統(tǒng)假肢的三倍，可以推動(dòng)你前進(jìn)，并且第一次為截肢者提供真正的人類步態(tài)，”赫爾說(shuō)。

“這很瘋狂，”他說(shuō)，“就像你在機(jī)場(chǎng)那些自動(dòng)人行道上一樣。”

由于傳統(tǒng)假肢僅在行走期間提供被動(dòng)彈簧響應(yīng)，因此它們迫使被截肢者具有不自然的步態(tài)，并且通常比非截肢者在行走上花費(fèi)多30%的能量。新的腳踝輕盈，靈活，而且 - 最重要的是 - 產(chǎn)生的能量可以超越僅從彈簧釋放的能量。

這是通過(guò)配備多個(gè)彈簧和小型電池供電電機(jī)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。由佩戴假肢的人的向前運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在動(dòng)力輔助彈簧中，然后隨著腳的推動(dòng)而釋放。還增加了額外的機(jī)械能以幫助增加動(dòng)力。

Herr通過(guò)恢復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中心(CRRM)創(chuàng)建了該設(shè)備，這是一項(xiàng)合作研究計(jì)劃，包括普羅維登斯VA醫(yī)療中心，布朗大學(xué)和麻省理工學(xué)院。該中心的使命是通過(guò)組織修復(fù)，先進(jìn)的康復(fù)和新的假肢來(lái)改善肢體創(chuàng)傷患者的生活，這些假肢可以為截肢者 - 特別是退伍 - 提供更好的活動(dòng)性和控制肢體，減少現(xiàn)有假肢常見(jiàn)的不適和感染。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該中心資助了一支在組織工程，整形外科，神經(jīng)技術(shù)，假肢設(shè)計(jì)和康復(fù)方面具有專業(yè)知識(shí)的研究團(tuán)隊(duì)。目的是將這些互補(bǔ)技術(shù)結(jié)合在一起，創(chuàng)造出由生物和人造材料組成的“生物混合”肢體 - 人與機(jī)器的融合。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，VA還提供了額外的690萬(wàn)美元用于建造一座最先進(jìn)的康復(fù)研究大樓，該大樓將該中心安置在普羅維登斯VA醫(yī)療中心的校園內(nèi)。施工于今年秋天開(kāi)始。

“該中心的一個(gè)主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)像生物學(xué)一樣的假肢，”布朗大學(xué)醫(yī)學(xué)博士，CRRM主任教授Roy Aaron說(shuō)。“休赫爾和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo) - 并且成功地完成了這項(xiàng)任務(wù)。這個(gè)裝置是加思斯圖爾特和其他截肢者邁出的重要一步。”

VA首席研究和發(fā)展官員Joel Kupersmith表示，該部門的首要任務(wù)是為退伍提供最先進(jìn)的假肢護(hù)理 - 特別是那些從伊拉克和阿富汗返回的人。他說(shuō)，VA研究是這項(xiàng)工作不可或缺的一部分。

“機(jī)器人腳踝是我們前沿研究如何改善退伍生活的一個(gè)很好的例子，”Kupersmith說(shuō)。“到目前為止，當(dāng)我們走路和跑步時(shí)，假肢裝置無(wú)法復(fù)制我們的腳和腳踝的復(fù)雜功能。這種新假肢的巧妙計(jì)算機(jī)化設(shè)計(jì)改變了所有這一切，因?yàn)樗粩?rdquo;思考“并做出響應(yīng)，允許以更自然，更舒適的方式行走或跑步的人。“

弗吉尼亞州康復(fù)研究與發(fā)展部主任Michael E. Selzer同意：“Hugh Herr和他的媒體實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)因其代表截肢者的科學(xué)創(chuàng)造力和創(chuàng)造力而聞名。這項(xiàng)新技術(shù)代表了最好的康復(fù)研究，這是VA在這一領(lǐng)域取得卓越成就的悠久歷史中的又一個(gè)里程碑。“

下一步是什么?根據(jù)赫爾的說(shuō)法，他希望在明年內(nèi)，在神經(jīng)肌肉接合處附近的肌肉中進(jìn)行小型無(wú)線植入，這樣當(dāng)肌肉收縮時(shí)，電脈沖就會(huì)發(fā)出精確的信息來(lái)控制假肢。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，Herr正在與Brown的Aaron合作，以確定是否可以使用植入物將假肢直接機(jī)械地連接到截肢者的殘肢骨上。目標(biāo)：將載荷直接傳遞給截肢者的骨骼結(jié)構(gòu)，消除傳統(tǒng)假肢現(xiàn)在的不適感。