佩戴假肢能夠改善肢體缺失患者外觀(guān)，幫助其恢復肢體功能，尤其是對心理調整、心理恢復很有好處?；颊叽骷僦竽軌蛴懈鼜姷淖岳砟芰?，可以更好地完成社會(huì )生活及工作。為截肢者提供質(zhì)量?jì)?yōu)良的假肢是社會(huì )、行業(yè)、患者共同的需要。

多因素驅動(dòng)行業(yè)發(fā)展

近年來(lái)，國家高度重視殘疾人康復服務(wù)需求。２０１６年１０月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快發(fā)展康復輔助器具產(chǎn)業(yè)的若干意見(jiàn)》提出，推動(dòng)“醫工結合”，支持人工智能、腦機接口、虛擬現實(shí)等新技術(shù)在康復輔助器具產(chǎn)品中的集成應用，支持外骨骼機器人、照護和康復機器人、仿生假肢、虛擬現實(shí)康復訓練設備等產(chǎn)品研發(fā)。為截肢者提供反饋自然的假肢是現階段我國康復事業(yè)發(fā)展的迫切需求。

咨詢(xún)機構調查顯示，２０１８年，全球上肢型假肢市場(chǎng)規模已達１０億美元，年復合增長(cháng)率超過(guò)１１％，市場(chǎng)規模有望在２０２０年增長(cháng)至２３億美元。

目前，我國上肢功能性假肢行業(yè)市場(chǎng)需求從低端的機械型假肢向肌電型假肢過(guò)渡，高端產(chǎn)品市場(chǎng)需求較大。數據顯示，２０１７年，我國上肢功能性假肢產(chǎn)量為２．４６萬(wàn)件，同比增長(cháng)７．７％。預計２０２３年，我國上肢功能性假肢需求量將達５．１０萬(wàn)件。

目前雖然已有不少成熟的假肢手產(chǎn)品，但有調查顯示，成年假肢用戶(hù)對假肢的拒絕率達４５％，其中近端截肢者、高齡截肢者對于假肢手的排斥率較高。除了存在磨損等舒適度問(wèn)題之外，假肢手拒絕率高的主要原因還在于其感知能力低、假體與感知需求之間存在差異等。假肢手能夠輔助截肢者完成一定的基本動(dòng)作，但缺乏可靠的感覺(jué)反饋是產(chǎn)品面臨的較大挑戰，在很大程度上阻礙了其實(shí)用性和功能體現。真正實(shí)現假肢手的感知反饋不僅需要解決諸多技術(shù)問(wèn)題，還需要解決大腦、神經(jīng)方面的科學(xué)問(wèn)題。

感覺(jué)反饋增強使用體驗

機械上肢型假肢使用感的人性化，高度依賴(lài)假肢的反饋技術(shù)。近幾十年來(lái)，許多研究致力通過(guò)植入電極、感覺(jué)神經(jīng)功能重建等有創(chuàng )方式，或通過(guò)機械反饋、振動(dòng)反饋、電觸覺(jué)反饋等無(wú)創(chuàng )方式實(shí)現假肢手的感覺(jué)反饋，一定程度上提高了假肢手的操作能力和截肢者對假肢手的接納度。

植入性電極

植入性電極技術(shù)通常包括在神經(jīng)內植入縱向束內電極、束內電刺激陣列、猶他斜面刺入式電極陣列及扁平束內電極等植入性神經(jīng)電極。

洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究發(fā)現，在截肢者殘端的尺神經(jīng)和正中神經(jīng)處植入束內多通道電極可實(shí)現神經(jīng)內刺激。植入神經(jīng)電極后，截肢者使用假肢手對物體大小、高度的辨別準確率達７５．５％。雖然植入性神經(jīng)電極能給截肢者帶來(lái)假肢手的感覺(jué)反饋效果，但這種方法也會(huì )帶來(lái)一定風(fēng)險，其需要使用大量自體神經(jīng)組織，并對神經(jīng)組織有一定損傷。此外，植入神經(jīng)電極也有弊端：一是該技術(shù)不一定能將電極如愿配置在神經(jīng)內部所需位置；二是移植后不容易固定電極體，電極容易受外力影響而游動(dòng)，因此不利于長(cháng)期移植。

腦感知皮層微電流刺激

除了在截肢殘端植入電極生成刺激形成反饋外，目前還有不少研究致力于在大腦皮層植入電極形成腦機接口，使高位截肢者通過(guò)腦電控制假肢，提供假肢反饋。一個(gè)植入性電極陣列可以記錄１００～２００個(gè)神經(jīng)元的信號，記錄下來(lái)的神經(jīng)信號最終會(huì )被編譯為相應的運動(dòng)指令，從而驅動(dòng)假肢完成運動(dòng)。

美國加州理工學(xué)院的研究團隊曾在大腦皮層表面約３毫米深的組織中采集腦電信號，將大腦皮層深層的神經(jīng)信號傳輸到計算機，通過(guò)大量訓練使患者逐漸掌握如何用意念控制假肢手。目前的大腦皮層植入電極一般可以使用５年，但仍然存在兼容性、電極偏移等問(wèn)題。腦機接口雖然是一項突破性技術(shù)，但離實(shí)際應用還有一段距離。

誘指感反饋

截肢后的殘端部位與手指存在一定的解剖映射關(guān)系，利用這種映射關(guān)系可以刺激殘端使截肢者感到其失去的手指被觸摸，這種現象被研究者稱(chēng)為誘指感現象。

經(jīng)皮神經(jīng)電刺激可以在截肢殘端實(shí)現誘指感。經(jīng)皮神經(jīng)電刺激的電流脈寬、幅度、頻率等參數可調節，可不同程度地刺激皮膚中的感受器及神經(jīng)末梢，從而使截肢者產(chǎn)生多種感知，如輕觸、按壓、震動(dòng)、麻木、疼痛等。該感覺(jué)反饋技術(shù)因其無(wú)創(chuàng )、自然等特點(diǎn)，成為現階段假肢手感覺(jué)反饋領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，被認為是可能實(shí)現的、最自然的假肢手感知反饋方法之一。

視覺(jué)反饋

大腦對于假肢的感知和理解，很大程度上依賴(lài)于視覺(jué)通路，因此視覺(jué)反饋對于假肢手來(lái)說(shuō)是很重要的反饋方式。東京大學(xué)研究者設計了一套虛擬現實(shí)與觸覺(jué)反饋結合的系統，可用于緩解截肢者的傳入阻滯性疼痛。截肢者健側手掌佩戴數據反饋手套，頭戴ＶＲ設備，在ＶＲ環(huán)境中用健側手去抓取目標物體，通過(guò)相關(guān)設備與數據反饋手套捕捉截肢者健側的運動(dòng)，將健側運動(dòng)在ＶＲ環(huán)境中鏡像為殘肢運動(dòng)，即由真實(shí)健側手控制虛擬患側手完成抓取任務(wù)，任務(wù)完成時(shí)會(huì )有聲音和振動(dòng)提示。在虛擬現實(shí)和振動(dòng)反饋下，截肢者疼痛感明顯減輕。

２０１６年，哥德堡查爾默斯理工大學(xué)研究團隊在一項研究中，利用網(wǎng)絡(luò )攝像頭對截肢者殘端的識別碼進(jìn)行定位，隨后在屏幕上將虛擬假肢與殘肢對齊，通過(guò)對肌電圖的分析獲取殘肢端的運動(dòng)速度，同時(shí)顯示虛擬假肢并引導截肢者完成相應康復動(dòng)作。訓練一年后，截肢者的幻肢疼痛感降低了４７％。隨后在此基礎上，２０１８年有研究通過(guò)對殘肢端肌電圖進(jìn)行解碼，通過(guò)偵測殘肢端肌電信號判斷截肢者的動(dòng)作意圖，然后將動(dòng)作投影在屏幕上，截肢者看著(zhù)屏幕，就像對著(zhù)鏡子做動(dòng)作，增強了假肢使用體驗。

提升反饋效果是關(guān)鍵

目前，我國假肢市場(chǎng)中，Ｏｔｔｏｂｏｃｋ和Ｏｓｓｕｒ兩大國外品牌占據較高市場(chǎng)份額，國內上肢功能性假肢大型企業(yè)數量較少，僅有科生等少數幾家規模稍大的企業(yè)。在核心技術(shù)方面，國外品牌假肢產(chǎn)品覆蓋面全、假肢類(lèi)型多、控制與反饋效果好；國產(chǎn)假肢具有成本優(yōu)勢，但使用效果與國外品牌相比仍有差距，競爭力有待提高。

隨著(zhù)科技的發(fā)展，不少先進(jìn)技術(shù)逐漸應用于假肢研發(fā)。目前，市面上已經(jīng)出現多款仿生假肢，與真實(shí)肢體一般無(wú)二，但假肢較高的拒絕率和較低的普及率仍然是很?chē)谰默F實(shí)問(wèn)題。為假肢用戶(hù)提供易于使用、感覺(jué)反饋可靠的假肢，需要工程師、醫生從工程技術(shù)、神經(jīng)科學(xué)等多方面聯(lián)合考慮。

在政策紅利和科技發(fā)展的背景下，上肢型假肢行業(yè)一方面展現出方興未艾、大有可為的發(fā)展趨勢，另一方面也面臨著(zhù)核心技術(shù)、康復配套環(huán)境的差距，未來(lái)發(fā)展任重而道遠。

注：文章來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)