电动假肢改善了截肢者的生活

当被问及她选择的领域时，密歇根大学康复生物力学实验室主任迪安娜·盖茨(Deanna Gates)总是开玩笑说，她想做卢克·天行者的手。

盖茨的实验室隶属于密歇根大学康复机器人小组。在实验室里进行的许多研究项目的主题非常简单:帮助上肢和下肢截肢者更容易地在世界上走动。

该实验室的主要研究方向之一涉及一种名为BiOM的马达驱动的下肢假肢，这在十年前会被认为是科幻小说。

“这是一种具有巨大潜力的独特设备，”盖茨说，他是密歇根大学运动科学学院的运动科学助理教授。“我们正在努力确定谁能从中受益最大，以及我们如何帮助义肢使用者最大限度地提高他们的性能收益。”

美国国防部对这个问题很感兴趣，并正在资助这项研究。在“伊拉克自由行动”、“新黎明行动”和“持久自由行动”中，有1700多人因服役而截肢，其中大多数是年轻人。总的来说，估计有160万美国人患有肢体丧失。

盖茨的实验室看起来就像雷·布拉德伯里小说中的人物。一个20个摄像头的动作捕捉系统填满了房间的后部，在不同的模拟场景中，不同高度的三脚架指向空间的中心。在这里，盖茨、她的研究助理和学生们记录了受试者执行特定运动任务的过程，以从肢体运动中收集各种信息。

盖茨，他也在生物医学工程他说，这种由马达驱动的BiOM设备背后的理论之一是，额外的能量将降低使用者的能量消耗，使其接近于非截肢者。传统义肢的缺点之一是，它们需要多消耗10%到30%的能量。因此，许多截肢者缺乏足够的体育活动。

为此，该实验室的一项研究比较了体育活动和肌肉疲劳配备GPS和活动追踪器的患者使用自己的假肢，而不是动力BiOM。研究人员想知道活动是否增加，肌肉疲劳是否会减少。他们希望，有了合适的功率，带着BiOM走路会更有效率。

与机械工程合作的一项类似研究考察了患者是否能从假肢的额外动力中受益，以及多少是最佳的。

盖茨说:“更多并不总是更好。“在某些情况下，有一点权力比什么都没有还糟糕。”

然而，研究人员认为，找到合适的数量可以极大地改善用户的体验。

另一个项目着眼于临床医生安装BiOM假体后患者是否立即受益。虽然现在下定论还为时过早，但初步研究表明，截肢者可能需要训练来帮助他们充分利用该设备的功能。

盖茨说，该实验室还在研究上肢。由生物医学工程和整形外科的工程师和外科医生领导的一个项目，将先前与被截肢肢体肌肉相连的现有神经，用另一块肌肉的一小块包裹在神经末端，类似于“肌肉玉米煎饼”。然后神经长成肌肉，来自这些小肌肉的电信号被用来控制更灵巧的假肢。

其他项目着眼于哪些特征对上肢假肢使用者最重要，以及他们是否愿意通过手术来获得这些特征，并量化人们如何使用不同类型的假肢。

目前和未来的研究对假肢使用者来说是一个好兆头。

“这是义肢研究的大好时机。目前有很多关于利用大脑、神经或肌肉等身体信号来控制假肢的新方法的研究。”“这可以让用户更直接地控制他们的设备，并允许更多不同类型的运动。”

人们正在不断改进技术，以延长电池寿命，使电池体积更小，并制造出舒适、易于佩戴的与身体相连的设备。

盖茨说:“好消息是，这些技术可能只需要几年时间就能在实验室外得到应用。”

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