大多数仿生肢体由附着部位附近肌肉运动产生的电信号控制。但是，当手臂在肘部以上被截肢时，剩余的肌肉不足以控制人造手上的每个关节。“截肢位置越高，您需要更换的关节就越多，而您可以使用的肌肉就越少，”瑞典查尔姆斯理工大学的仿生学家马克斯·奥尔蒂斯·卡塔兰说。
现在，奥尔蒂斯·卡塔兰的团队开发了一种仿生系统，该系统使一位上肘截肢的男子能够控制机械臂的每一根手指，正如最近在科学转化医学杂志上描述的那样。为了产生更多肌肉信号来驱动假肢，研究人员解剖了将信号从该男子大脑传递到其上臂肌肉的神经束。然后，将这些纤维展开并附着到他剩余手臂中的新肌肉靶点上，包括从他大腿移植的肌肉组织。他们还将钛制固定装置锚固到剩余的上臂骨骼中，使假肢比典型的套筒连接更舒适。
假肢通常使用皮肤表面的电极拾取肌肉信号。对于新设备，研究人员使用了一种更可靠的技术：将电极直接植入肌肉上或肌肉内。这通常涉及穿过皮肤的导线——这种设计仅在实验室环境中可行，在日常生活中不可行。但在新系统中，导线穿过钛螺栓并进入机械臂。假肢中的处理器随后使用人工智能算法将肌肉信号转换为手臂和手中关节的控制信号。
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该男子已经在日常生活中使用该假肢三年多，用于抓握物体和倒饮料。“这是首个患者可以带回家的基于神经的假肢手，”密歇根大学的生物工程师辛西娅·切斯特克说，她没有参与该项目。该团队正在努力优化假肢的可控性并整合感觉反馈。
尽管如此，安装该设备需要进行大型手术，这会带来感染风险。“并非所有截肢者都想要一个穿过皮肤的钛螺栓，”切斯特克说。此外，迄今为止，该假肢仅演示过一次。“只有一个参与者，但这显示了一些令人兴奋的结果，”芝加哥雪莉·瑞安能力实验室的假肢科学家劳拉·米勒说。她的团队计划与奥尔蒂斯·卡塔兰合作进行更大规模的试验。“我们很高兴与更多人一起进行这种手术，”她说。