□本報記者 姜炯
在高交會中國科學院專館裡，與眾多被小Q機器人吸引的參觀者不同，一位美聯社記者的攝像機鏡頭長時間地停留在多功能肌電人工假肢的展臺上。假肢在當今社會已經不是個新鮮事物，而中科院也一直有著假肢科研的光榮傳統，上世紀60年代末，中國科學院院士楊嘉墀、中國科學院自動化所胡啟恆等科學家就曾為因工重傷的北京禮花廠女職工王世芬製造了利用人體神經信號控制的假肢。滿頭華發也許證明了這位美聯社記者的資深，然而他所關注的這個人工假肢又有何特別之處呢？
多功能肌電人工假肢的項目負責人、中科院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所研究員李光林在芝加哥康復研究院和美國西北大學任職期間，一直從事多功能肌電人工假肢的研究，同時也是世界上首個仿生機器手臂的開發者之一。李光林回國時，正是汶川地震後不久，震災導致的大量致殘患者給他的刺激不小。他對先進院的領導說，自己的研究方向在未來肯定對這些殘疾人有革命性的意義。機器人是中科院各兄弟院所組團參加本屆高交會的主題之一，因此先進院醫工所把李光林的研究成果帶到展會，向社會各界展示。
在展臺上，志願者張文濤是這套多功能、直覺控制假肢的主要演示者。這個小夥子此前在一家港資企業工作，在一次事故中，他的右手被車床軋斷。小張的斷臂處佩戴了傳感裝置，一個佩戴了假肢的仿真模特接受他的控制。當觀眾請他做一個個動作的時候，沒有見他有什麼反應，但模特的假肢卻聽話地動了起來，他身後的液晶顯示屏上也做出了圖像反饋，並伴有語音的解釋。這也就意味著，小張是在用直覺控制這隻假肢，在體外都能如此，一旦根據小張的手臂規格製成適合他佩戴的假肢，他的使用將更加便捷。
現在小張佩戴的是一支國產假肢，它只能完成一個動作，並且價值2萬多元。「進口的假肢也只能做一兩個動作，價格就更高了，要十幾萬元。」小張說。而他演示的這個多功能肌電假肢，可以完成三組六個動作，將來的成本將控制在5萬元以內。
「現在市場上供應的假肢面臨著兩大難題，一是難以實現直覺控制，二是難以實現多功能。」李光林說。通過長期的科研工作，李光林選取了人們常用的手腕內收、外展，手腕雙向旋轉和手掌握拳、伸展三個自由度的六個動作。用幾個置於殘肢表面的電極採集人體動作時的神經電信號，經過信號的分析和解碼得到截肢者想要執行的動作，實現了假肢的多功能控制。
像小張這樣的情況還相對簡單，因為他的手臂斷面在肘關節以下，實現手臂動作功能的肌肉組織基本上是完整的。但是如果是肘關節以上截肢的患者，可用於假肢控制信號源的殘留肌肉不多，問題就比較複雜。截肢患者存在「幻肢」現象，也就是他們還有做某些動作的意識，只是因為肌肉組織被切除，無法完成。最近，芝加哥康復研究院成功開發了一種新的神經—機器接口方法：目標肌肉神經分布重建（Targeted Muscle Reinnervation，TMR）。TMR將截肢後殘留的肢體神經通過手術連結到特定的「目標」肌肉中，從而重建因截肢所失去的肌電信息源。該技術已經在多功能神經假肢控制中取得了巨大的成功，並得到了國際學術界與臨床醫學界的極大關注。芝加哥康復研究院的第一位男性和女性整個手臂截肢者先後被世界媒體稱之為世界上第一個現實生活中的「仿生男士」（Bionic man）和「仿生女士」（Bionic woman）。李光林直接參加了芝加哥康復研究院「仿生男士」和「仿生女士」研究課題。回國後，他希望能利用TMR技術為我國的廣大肢體殘疾者開發多功能仿生假肢系統，在我國誕生第一個仿生人。 由於李光林在美國的研究團隊主要是為軍方服務，解決由於戰爭造成的傷兵問題。現在他正積極推進該技術的民用化進程，並且致力於將成本控制在5萬元之內，這意味著中國的患者有機會最先享受到低成本、高技術的多功能肌電人工假肢帶來的便利。
《科學時報》 (2010-11-26 B2 技術產業)