圖文盤點:移植前沿十大仿生機械技術

2021-01-08 生物谷

2015年3月9日訊 /生物谷BIOON/ --移植技術已經步入新篇章。近幾年科學技術的任性發展,包括3D列印技術和生物/機械通信,研究人員和科學家們開始製造人類器官,「印刷」腫瘤用以評估化療的療效,設計思維可控制的假肢等等。這些科技的進步,顯著的提高了患者的生活質量。在這裡,我們盤點移植仿生假肢/體10個尖端進展。

1.機器人外骨骼

3D Systems和EksoBionics公司設計了一個3D列印的機器人套裝名為EKSOTM,能夠幫助患者克服肢體麻痺。這種仿生外骨骼被用在世界各地的康復中心,幫助因中風,外傷或因腦癱等疾病發育條件不良而出現行走困難的患者。由電池供電的電動機驅動腿的活動,彌補腦—肌肉控制功能的不足。圖中身穿工作服的生產商正在與加州奧克蘭兒童醫院合作,試圖建立一個適用於孩子的骨骼版本。

2.世界首個「仿生人」

很像上文的EKSO,這個名為WREX(Wilmington Robotic Exoskeleton)的仿生人也是為了幫助患者恢復受損的運動能力。3D列印技術已經強大到幫助一些有發育障礙的患者恢復上肢和下肢的運動能力。WREX開放商甚至已經創造了世界上第一個擁有完整手,腿,內臟和眼睛功能的仿生人。

3.人工心臟

Syncardia的人工心臟已經被用於1250例等待心臟移植的患者。在他們繼續等待移植的同時,搭配一個背包大小的驅動程序保持人工心臟的活動,這個裝置可以讓人們正常走動,住在家裡和運動。不過美國食品和藥物管理局(FDA)只允許SynCardia在一些無法進行移植的患者身上使用。這個設備是否能永久性的替代心臟似乎還正處於研究當中。

4. 以假亂真的假肢

如今的許多假肢,不僅功能與實際的身體部位和器官相似,而且他們的樣子似乎也可以以假亂真。列印技術下生產的假肢的發展,需要除了正確的解剖形狀的考慮,還有諸如斑點,指紋,指甲的顏色,毛髮和甚至紋身的參考。逼真的假體或許能有助於安撫因為肢體缺失帶來的情緒創傷。

5. 智慧型手機控制的胳膊

根據觸摸仿生技術「i-limbTM」的最新版本,患者假上肢現在可以設定多達24個命令到他們的智慧型手機,以幫助控制假肢的行動。通過肌電技術機器人附屬物的工作原理:傳感器檢測微小的動作中的肌肉變化,在患者的假肢上的計算機能將這些變化翻譯稱為數十個準確的動作。

6. 踝足的替換

這BiOMT2電池供電的踝足假肢,由麻省理工學院的一位失去雙腿的教授發明,能夠模擬逼真的運動,並允許用戶擁有更自然的步態。該器件結合了先進的電子和生物力學的功能,就像一個真正的腳和踝關節。

7. 思想控制的機器人腿

西北大學開發的思想控制的機械腿,最近使得一個在摩託車事故中失去一條腿的人爬上了103層樓的芝加哥Wills大廈。假體解碼肌電圖(EMG)信號從本地神經和大腿手術後肌肉神經支配產生,能夠分析出患者的預期走勢,機械腿隨之配合動作。這中機械腿或可能在2018年廣泛使用。

8. 高度模塊化移動手臂

由FDA去年批准的DEKA手臂系統或「盧克手臂」(Luke arm),能從上肢截肢後留下的上肢部分讀取信號,並翻譯成複雜的運動。該裝置同一個人的手臂有相同的尺寸和形狀,替換一個丟失的手,手臂前肢,或完整的一條臂。

9. 能感覺到的假體手

歐盟致力發展的NEBIAS項目——發明先進的假肢手,已經創造了世界上最先進的人工手,擁有觸覺。當被安裝者握住一個物體,手上的傳感器便與上臂神經溝通,使得被安裝者能知道握的到底是什麼。研究人員還在優化技術,所以這種手可能不會在未來幾年出現在市場上。

10.視網膜植入

全球大約有100人,植入了ArgusII視網膜假體系統。這種「仿生眼」使用了安裝在一副眼鏡裡的微型攝像頭,通過一個小的導線傳送影像到植入視網膜。該設備並不能完全恢復視力,但它的確能讓失去了視力患者分辨出形狀和明暗區域之間的區別。

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生物谷推薦原版英文報導閱讀:The Bionic Body: 10 Cutting-Edge Advances in Transplantation

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