视频：一名海军陆战队员用自己的肌肉控制假手

在阿富汗赫尔曼德省执行例行侦察任务时，海军陆战队中士詹姆斯·赛兹伸出右手抓住了炸弹。这是这位军械处理技术员第五次被派往海外，也是第二次前往阿富汗。但这一次，即 2012 年 7 月 15 日，自制爆炸装置爆炸了。赛兹左眼失明，右臂肘部以下被炸断。

在沃尔特里德国家军事医疗中心经过长时间的康复后，赛兹学会了使用假肢。11 个月后，他又回到了医院——这次是为了进行手术植入，这可能代表着假肢的未来。

塞兹右臂中植入的肌电传感器 (IMES) 可以读取他的肌肉并绕过他的大脑，将可能的运动转化为真正的运动。IMES 系统（开发人员称之为该系统）可能是第一个植入式假肢多通道控制器。塞兹是美国食品和药物管理局批准的一项研究设备试验的第一位患者。

他说：“我现在又有另一只手了。”

受到像 Sides 这样的退伍军人的很大启发，许多团队正在研究更智能的仿生肢体；您可以在此处阅读其中一些文章。Touch Bionics 制造了一系列仿生手和手指，它们可以响应用户的肌肉反馈，但它们附着在皮肤上。DARPA 的可靠神经接口技术 (RE-NET) 计划弥合了神经、肌肉和大脑之间的差距，使用户能够仅凭思想来移动假肢。这是一项很有前途的技术，但它需要仔细地重新支配（重新连接神经）患者肢体的残留肌肉。Sides 接受的植入物更简单，医生和患者可能更容易接受。该项目由阿尔弗雷德·曼科学研究基金会资助。

它利用截肢者手臂上残留的肌肉（通常控制和指挥手部肌肉的运动），并通过六个电极接收它们的信号。这些微小的铂/铱电极长约 0.66 英寸，宽约十分之一英寸，直接嵌入患者的肌肉中。它们由磁感应供电，因此无需更换电池或插入电源——这是使它们易于使用的关键进展，IMES 系统首席研究员、沃尔特里德医院骨科和康复科前主任保罗·帕斯奎纳博士说。

它可以把肌肉信号在不到 100 毫秒的时间内转换成手部动作。对于 Sides 来说，这是瞬间完成的：“我仍然握紧我认为是手的那部分，”他说。“我张开手，上下旋转；我握紧手指，手就握紧了。这就像我还有一只手一样。这很棘手。”

在下面的视频中，看着他喝下一大口红牛，掀起沉重的荷兰烤炉盖子，并将小块物品分类放入不同的箱子中。

虽然皮肤连接的智能假肢比身体控制的模拟假肢更复杂，但帕斯奎纳表示，它们有两个主要缺点：运动范围有限，以及设备和肌肉之间存在皮肤屏障。由于肌电设备通过皮肤连接，因此连接不精确，这意味着患者必须学会弯曲不同的肌肉组才能正确激活电极。“你必须重新编程你的思维，”帕斯奎纳说。“我们正在研究那些正在做它们被编程为能够做的事情的肌肉。”

此外，外部连接很容易中断——伸手或弄湿都可能使电极脱落，导致假肢失效。赛兹回忆说，有一天，他使用原装皮肤肌电装置时大汗淋漓。

他说：“我会失去连接，手就会发狂。”

也许最重要的是，外部肌电设备无法无缝地进行三维思考。对于像赛德斯这样的患者来说，这意味着上下或左右移动手。但当他想移动拇指时，他必须用左手将其推到正确的位置。他说，现在，设备的反应就像他自己以流畅的动作移动它一样。“它让日常生活变得轻松多了。”

目前，该系统设计为最多可同时进行 3 个运动角度。未来的系统将包括最多 13 个运动角度和预编程模式，就像 Touch Bionics 的 i-Limb 肌电手一样。Pasquina 表示，自然运动一直是 DARPA 项目以及他自己的研究面临的主要挑战。

“我们可以制造这些手臂，但用户如何控制手臂，并将其融入到自己身体中呢？”他说，“这不仅仅是控制手臂，而是控制我的手臂；‘我想控制它，让它感觉像是我身体的一部分。’”

将来，传感器可以在创伤后立即植入——就在截肢后，甚至在病人伤口愈合之前。帕斯奎纳说，进一步的研究将证明它可以在多人身上发挥作用。但这是在 FDA 监控下经过数年的测试和试验之后。

“这不是一个科学实验。我们想通过这件事情来为我们的军人的生活带来积极的影响，”他说。