圖蟲創(chuàng)意

最近意大利比薩圣安娜高等學校生物機器人研究所的團隊，開發(fā)出了一種新的機械手，能讓患者就能像運用自己的手那樣操控機械手。而且這款機械手已經(jīng)在一位患者身上成功進行了測試。有的朋友就說，這假手真的能跟真手一樣用嗎？

咱們以前講過腦機接口，腦機接口咱們以前的節(jié)目中講過，感興趣的朋友可以去看。腦機接口，簡單來說就是患者腦袋里植入電極，采集電信號來分析他想的是什么，然后把信號傳給安裝的機械手或者其他機械裝置，實現(xiàn)寫字啊、走路啊等操作。

但這次還真不是腦機接口。畢竟腦機接口比較復雜，目前植入也有一定的難度和風險。這種新的機械手如果類比腦機接口的話，這個應該叫“臂機接口”，就是在截肢患者的殘臂這里，安了個“插口”。

什么意思呢？

截肢的患者雖然失去手了，但是前臂殘留的這些肌肉還是像以前一樣受到大腦控制，按照大腦的指令運動。

這些殘留肌肉的運動，會反映出這個人的運動意圖。也就是說，截肢之前，患者想去抓什么，用手直接就去抓了。截肢之后，再想去抓的時候，手雖然沒了，但是殘留的肌肉還像原來一樣跟著動。這種新的機械手就是通過檢測分析這些殘留肌肉的運動，把它們的“運動意圖”的信號傳給機械手，讓機械手去執(zhí)行。

具體怎么控制的呢？

這個科研團隊使用大概幾毫米大小的微型磁鐵，植入截肢手臂的殘留肌肉這肌肉一動，磁鐵就跟著動，空間的磁場就會發(fā)生變化，再通過一種特殊的算法，把這種變化轉化成對機械手的指令。和腦機接口相比，這個技術更簡單也更安全，因為不用往腦子里植入電極了。

其實現(xiàn)在這種假肢的研究也有不少，都是想直接能通過殘端的肌肉來控制手的各關節(jié)運動。那都是怎么控制的呢？

因為你看這里面可以利用的信號來源，就基本上只有肌肉了，所以這里面很大一部分用的是肌肉產(chǎn)生的電信號，我們也叫肌電信號。但利用肌電信號這種方式有個缺點，就是很容易受外部信號干擾，我讀博士的時候曾經(jīng)做個研究，需要測大鼠的肌電信號，難度真是特別大，干擾很多。

咱們這次說的這個研究呢，他們用的不是肌電信號，用的另外一種方式，就利用肌肉的運動，收縮和舒張，然后肌肉殘端的位置就移動了，但這個其實也有它的難度，就是定量測量難度很大，所以他們用磁鐵的這樣一種方式，能做成功，特別不容易。

而且他們這個研究，雖然看起來也是機械手，但是和傳統(tǒng)的機械手相比也有很大不同，咱們很多朋友看過科幻電影，很多科技館里面也有相關展示。機械手能遠程控制機械手臂，進行各種操作，但是傳統(tǒng)的機械手一般不是為殘障人士設計的，很多是人通過按鍵或者操作控制桿進行。

但是這個研究不同，這個機械手是給殘疾人當“真手”用的。而且不是說讓殘疾人通過聲控或者其他渠道間接控制，就是像正常手一樣指哪打哪，這個就厲害。

科研團隊給患者使用假肢測試了6周，患者可以相對自如的拿起和移動不同形狀的東西，比如能倒水，還能開罐子、用螺絲刀、用刀切、拉拉鏈，還能自己控制抓住易碎東西的力度。

這個研究成果應該說是假肢科學領域里的重大進步，是科學家們?yōu)榱烁淖兗僦磥戆l(fā)展進行的一項前沿探索。所以科技的發(fā)展也為越來越多的殘疾人解決了問題，利用科技幫助殘疾人，也希望讓他們能和正常人一樣，也能正常生活，甚至將來用這個機械手也能彈琴，就像有的運動員，用假肢參加正常比賽。

不知道咱們大家還記不記得，2008年北京奧運會，有一位叫刀鋒戰(zhàn)士的運動員，皮斯托瑞斯，一個殘疾人，沒有小腿，殘奧運他早就得過冠軍了，2008年的時候他是用假肢參加正常人的奧運會，也取得了一定的名次。這位運動員刀鋒戰(zhàn)士確實非常不容易，但當時也有很多科學家反對他參加比賽的。為啥？這里面確實有一些倫理風險。你想啊，真要是機械的假肢裝置代替人體原有的器官，如果還能取得好成績，說白了人借助機械裝置要是能提升成績的話，就有可能就會促使一些人往這個方向使勁。咱們看金庸先生的小說《碧血劍》五毒教主何鐵手，為了練功把手割下去換了個鐵鉤子，還有很多科幻電影也都是，有半機械人，把人體的一些部分換成機器。包括有的人也是自己的牙好好的不用，非要換成金牙。

所以其實咱們說很多科學技術都有兩面性，用好了，造福于人，搞不好，就容易出現(xiàn)科學倫理問題。將來如果真是假肢科學發(fā)展的特別迅速，造出來的假肢比真的還好用，還更多功能，那可能我們還真是需要去解決一些科學倫理問題。不過話說回來，我們現(xiàn)在相關的技術還沒有發(fā)展到那個程度，目前也不用擔心那么多，所以這個研究對人類來說，特別是一些特殊人群，有著非常重要意義。

本文為科普中國·創(chuàng)作培育計劃扶持作品

作者：張宇識

審核：劉志成 首都醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院院長/教授

出品：中國科協(xié)科普部

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