大多數仿生肢體由附著部位附近肌肉運動產生的電訊號控制。但是，當手臂在肘部以上被截肢時，剩餘的肌肉不足以控制人造手上的每個關節。“截肢位置越高，您需要更換的關節就越多，而您可以使用的肌肉就越少，”瑞典查爾姆斯理工大學的仿生學家馬克斯·奧爾蒂斯·卡塔蘭說。
現在，奧爾蒂斯·卡塔蘭的團隊開發了一種仿生系統，該系統使一位上肘截肢的男子能夠控制機械臂的每一根手指，正如最近在科學轉化醫學雜誌上描述的那樣。為了產生更多肌肉訊號來驅動假肢，研究人員解剖了將訊號從該男子大腦傳遞到其上臂肌肉的神經束。然後，將這些纖維展開並附著到他剩餘手臂中的新肌肉靶點上，包括從他大腿移植的肌肉組織。他們還將鈦制固定裝置錨固到剩餘的上臂骨骼中，使假肢比典型的套筒連線更舒適。
假肢通常使用皮膚表面的電極拾取肌肉訊號。對於新裝置，研究人員使用了一種更可靠的技術：將電極直接植入肌肉上或肌肉內。這通常涉及穿過皮膚的導線——這種設計僅在實驗室環境中可行，在日常生活中不可行。但在新系統中，導線穿過鈦螺栓並進入機械臂。假肢中的處理器隨後使用人工智慧演算法將肌肉訊號轉換為手臂和手中關節的控制訊號。
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該男子已經在日常生活中使用該假肢三年多，用於抓握物體和倒飲料。“這是首個患者可以帶回家的基於神經的假肢手，”密歇根大學的生物工程師辛西婭·切斯特克說，她沒有參與該專案。該團隊正在努力最佳化假肢的可控性並整合感覺反饋。
儘管如此，安裝該裝置需要進行大型手術，這會帶來感染風險。“並非所有截肢者都想要一個穿過皮膚的鈦螺栓，”切斯特克說。此外，迄今為止，該假肢僅演示過一次。“只有一個參與者，但這顯示了一些令人興奮的結果，”芝加哥雪莉·瑞安能力實驗室的假肢科學家勞拉·米勒說。她的團隊計劃與奧爾蒂斯·卡塔蘭合作進行更大規模的試驗。“我們很高興與更多人一起進行這種手術，”她說。