大脑控制的仿生腿终于问世了

整整十年，古德蒙杜尔·奥拉夫森都无法移动他的右脚踝。那是因为它不存在。奥拉夫森被截肢的小腿是他童年在冰岛遭遇事故后遗症，当时他被一辆油罐车撞倒。“我忍受了 28 年的痛苦，”奥拉夫森说。“经过 50 多次手术，我终于把小腿截掉了。”手术后多年，他一直戴着 Proprio Foot，这是一种带有电动、电池供电脚踝的假肢，由雷克雅未克的 Ossur 公司销售。Proprio 本质上是一个可穿戴机器人，它具有算法和传感器，可以在佩戴者迈步的不同时间点自动调整脚的角度。奥拉夫森的脚踝可以自动移动。

但 14 个月前，奥索公司升级了他的硬件。现在，48 岁的奥拉夫森可以通过意念移动他的右脚踝。当大脑发出的电脉冲到达腿部底部时，嵌入肌肉组织的一对传感器会连接神经点，并将信号无线传输到 Proprio Foot。由于指令在佩戴者剩余的肌肉实际收缩之前到达脚部，因此意图和动作之间不会出现不自然的滞后。这使得奥拉夫森成为一个非常独特的俱乐部的成员。他和奥索公司的另一位测试员大卫·英瓦森 (David Ingvasson) 是地球上仅有的拥有大脑控制仿生肢体的人。奥索公司今天在哥本哈根的一次活动中推出了其植入式肌电传感器 (IMES) 技术，目前正在准备进行大规模临床试验，希望在三到五年内进入市场。

“说实话，第一次的时候我就哭了。”

这是机器人和先进假肢领域的一项重大突破，可能比表面上看起来的还要大。大脑控制的仿生肢体经常成为头条新闻，这意味着科学问题已经得到解决，实验系统已经转变为产品。但大多数此类设备仅限于实验室，许多设备需要复杂的手术，例如移植肌肉组织或在受试者的大脑中植入电极。这些设备在简短、有时引人注目的视频片段中看起来像是真实的东西。但到目前为止，对思想做出反应的假肢还不是现实，而是一个承诺。

与此同时，奥索公司的传感器连接假肢经受住了冰岛和英格兰（奥拉夫森现居地）日常活动的考验。在为期 14 个月的测试期间，该公司的两名“首次人体试验”受试者将该设备作为唯一的假肢佩戴。奥索公司检查设备并收集数据，但假肢是他们的。植入传感器的手术非常简单。据奥索公司骨科外科医生兼研发主管 Thorvaldur Ingvarsson 介绍，整个过程仅需 15 分钟，每个传感器只需一个 1 厘米长的切口。微型传感器（3 毫米 x 80 毫米）由嵌入插座的磁线圈供电——插座是一种带衬垫的中空部件，可套在用户的残肢上并连接到假肢。由于没有内置电池，因此无需更换传感器（除非它们因其他原因失效）。 “我们相信这是一个终身传感器，”英瓦森说。

这种意念控制假肢的另一个与众不同之处在于它的简单性。阿尔弗雷德·曼恩基金会提供给奥索的传感器不必连接到特定的神经上。这也意味着组织不必从受试者身体其他神经更密集的部位采集。假肢根据哪个传感器（前部或后部）接收到局部肌肉组织的脉冲而移动。如果奥拉夫森移动小腿肌肉，机器人脚也会随之移动。“这真是太不真实了，”他说。“说实话，第一次做的时候我都哭了。你移动的是脚踝，而我基本上 11 年来都没有移动过。”

奥拉夫森说，传感器控制的一个主要优点是它可以重新分配你的体重。爬楼梯或爬山，甚至从椅子上站起来时，他通常都倾向于使用“健全的腿”。这种活动很常见，也是下肢截肢带来的问题形态的一部分。先进的假肢看起来毫不费力，但即使是平衡的细微变化也会导致数年甚至数十年后出现严重的关节和背部问题，缩短寿命。现在，奥拉夫森可以从椅子上站起来，而不会拉伤他的非假肢腿。

“下一代确实会从中受益。”

但他看到的最大好处却令人惊讶。“你必须学会​​如何再次使用这些肌肉，”奥拉夫森说。“如何收紧它们，包括前部和后部。这是最重要的。这些肌肉开始变大，所以你走路会更好。我的耐力更强。我的步态更好了。我不再跛行。”通过迫使佩戴者积极使用以前被忽视的肌肉，传感器连接的肢体可以阻止或逆转它们的退化。这提醒我们，尽管健全人渴望痴迷于控制论增强，但仿生肢体目前主要是医疗设备，旨在恢复功能。大脑控制的仿生腿也能促进肌肉生长，这比科幻小说中所有超能力机器人更奇怪，也更令人兴奋。

奥索公司尚未透露 IMES 技术的成本，但该技术已经与公司现有的先进假肢、膝盖和集成腿系列配合使用。随着越来越多的截肢者可以使用该系统，奥拉夫森希望它能在坏习惯和肌肉萎缩形成之前就将其消除。“我这样做不是为了我自己，”他说。“我已经老了。真正受益的是下一代人。”