麻省理工学院的研究人员发明了一种新的外科技术，可以让假肢感觉更像自然的四肢。通过对病人的假肢、现有的神经和人工肌肉移植物的协调作用，截肢者能够感觉四肢在空间中的位置和感觉到有多少力施加给他们。这种类型的系统可以使假肢的排斥率减少20%左右。

该项研究的主要作者、媒体艺术与科学教授Hugh Herr表示：我们谈论的是显著改善患者的治疗。目前没有强大的神经学方法让截肢的患者感觉到本体感觉位置和施加在假肢上的力量。可以想象一下，这将完全阻碍一个人的活动、保持平衡或操纵对象的能力。

这项新的研究5月31日发表在《Science Robotics》上。研究人员在老鼠身上展示了他们的技术产生了给神经系统的肌肉肌腱感觉反射，这使得能够传递假肢的位置和被施加的力量的信息。现在他们计划开始在截肢患者中实施这种方法。Herr是其中的一位受试者，他17岁时双腿膝盖以下被截肢。

更好的反馈信息

在传统的截肢手术中，切断肌肉的方式为切断了可帮助人们正常控制四肢和空间位置感觉的关键关系。大多数控制肢体运动的肌肉是成对的，称为激动-拮抗对，例如一只肌肉伸展而其他肌肉收缩。例如，当你弯曲手肘时，二头肌肌肉收缩，导致三头肌伸展，三头肌伸展发送有关位置、速度和力的感觉信息给大脑。激动拮抗肌的关系使得人们能够独立地控制肢体关节的位置和强度。

没有这些完整的肌肉对，截肢的患者无法感觉到他们的假肢在哪里，也不能感觉到施加给这些肢体的力量。

Srinivasan表示，他们需要通过视觉来协调他们的手或四肢，因为没有来自装置或残肢的反馈信息来告诉大脑假肢在空间中的位置。

麻省理工学院的团队开始着手重现激动-拮抗肌肉的关系。在许多截肢者中，神经仍旧发送完整的信号给断肢。研究人员决定通过连接他们与身体其他部分的肌肉对到截肢部位以达到利用这些神经的目的。

这些移植物，在人类身上大约为4cm*1.5cm，包括像自然肌肉一样工作的一对肌肉。当大脑发出信号指示肢体移动时，移植肌肉中的一块会收缩，激动的肌肉会伸长。激动肌肉然后发送肌肉移动了多少和施加了多少力量的反馈信息给大脑。

在发表在《Science Robotics》的论文中，研究人员测试了大鼠的肌肉移植物，发现当老鼠收缩肌肉对中的一个肌肉时，另一块肌肉会以相反的方式运动并将感觉信息送回大脑。

控制系统

在其他工作中，研究人员已经开发了控制系统的组成部分，其可将神经信号翻译为移动假肢的指令。当大脑发出神经冲动给再生的肌肉时，这些信号也会被控制假肢运动的微处理器接收到。

神经刺激会使激动肌肉收缩、拮抗肌肉伸展。伸展的肌肉将提供神经反馈，让病人感觉到他或她的肢体在空间中的位置。研究人员预计，大脑能够迅速学习如何控制它来发挥作用，以便使假肢以想要的方式移动。

Herr表示，使用这一框架，病人将不必考虑如何控制他们的假肢。当病人想象移动他们的幻肢时，信号将通过神经传递给外科构造的肌肉对。植入肌肉电极将发送这些感觉信号以控制外部假体的综合运动。我们认为，大脑如此擅长重新映射和如此灵活，他将适应并知道每块肌肉收缩多少以进行人工控制。

这种类型的反馈系统也应该可以让有假肢的患者感觉到扭力。Herr说，如果你给一个假肢患者手握杠铃，他们确实感觉到人工腕关节的扭动。

研究人员预计，这种策略几乎可以为所有的截肢者工作，包括那些许多年前进行截肢的患者。

Srinivasan说，几乎在任何截肢的情况下，只要还有一点点健康的神经存在，我们可以把它放入再生肌肉移植物。我们可以从身体的任何部位获取这些肌肉移植物，这适用于从创伤到慢性疼痛的大量案例。

（环球医学编辑：贾朝娟 ）

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