MIT植入性仿生腿:当假肢不再是工具,而成为人们身体的一部分 | CyborgIN38

CyberDaily 2025-07-16 22:30



《CyborgIN》:CyberDaily关于脑机接口-仿生义肢-赛博格的子栏目。


前言


本期CyborgIN,我们进一步分享来自MIT的研究新进展,一种植入性的仿生腿(我们去年也分享过),帮助那些膝盖以上残肢的患者提供新的解决方案。


以及2050年的一天早晨


 


正文


几十年来,膝盖以上截肢者都面临同一个困境:假肢像工具,却永远像身体的一部分。它们僵硬、不适、难以掌控,爬楼梯、越障碍、正常行走...这些都是日复一日的挑战。现在,MIT的一项新突破,可能彻底改写这一局面。


在赫尔(Hugh Herr)教授及其团队的努力下,一个融合神经、肌肉、骨骼与机器人控制的“骨整合机械神经假体系统(OMP)”


向众人展示,假肢可以长进身体里,而不是只是挂在身体外——就像科幻电影那般。




从工具到自我:假肢的身份转变


赫尔本人就是这项革命性技术的最佳代言人。少年时期,他在一次登山中因冻伤失去了双腿。但他没有就此停止对山的热爱,也没有止步于传统假肢的局限,而是转身成为MIT生物机电实验室的负责人,一直在追问:“我们能不能让假肢变成真正的身体?”


这一次,他们的答案是:可以。



仿生设计师休·赫尔在TED演讲到,人类很快就会拥有新的身体,从而永远模糊自然世界和合成世界之间的界限。在一次令人难忘的演讲中,他详细介绍了“NeuroEmbodied Design”,这是他在麻省理工学院开发的一种创建机器人功能的方法。




仿生义肢的核心:让身体重新说话


传统假肢依赖“接受腔”固定在残肢上,稳定性差、不透气、容易引发皮肤感染,更重要的是,它完全脱离了身体原本的神经系统,像戴上一双永远听不懂你意图的手。


OMP的核心,是一种被称为激动-拮抗肌神经接口(AMI)的外科技术。通常在截肢手术中,肌肉对会被切断,导致大脑无法获得运动反馈。而AMI手术通过重新连接肌肉对,保留它们之间的对话,让残肢能继续产生协调运动与神经信号。


这意味着什么?意味着假肢不再是“我操控它”,而是“我就是它”。




e-OPRA技术:把假肢植入骨头里


另一大技术支柱是e-OPRA,即增强型骨整合假肢。这项技术通过把一根钛合金棒直接植入股骨内,取代传统的套筒式安装方式,不仅提供了更强的承重能力和稳定性,还避免了因接触皮肤造成的感染风险。


更重要的是,这根钛棒内还集成了16根连接肌肉电极的导线,能实时采集肌肉信号,通过控制器精确计算扭矩,实现如同真实膝盖般自然的动作。


你可以想象成一套完整的系统:肌肉发出神经信号 → 电极采集 → 控制器分析意图 → 仿生膝盖立即响应动作。


意味着,这不再是一个假的关节,而是一个与身体融为一体的增强版真实膝盖。



临床试验:不仅走得更快,更找回了腿的感觉


团队在临床试验中对17位参与者进行了测试。其中,2位同时安装了AMI和e-OPRA系统,8位只接受AMI手术,7位没有安装任何系统。所有人都测试了相同的MIT开发的动力仿生膝。


结果显示,安装完整OMP系统的用户,不仅走得更快、越障更自然、动作更流畅,他们甚至更深层地决定,这是他身体的一部分。正如一位用户说,当我移动它,就像是我腿自然的反应。 


这种身体归属感是传统假肢完全无法给予的——它不只是改善运动能力,更是重新建立人与肢体之间的感知连接。



具体来看这个原理:


  • 肌肉反馈:AMI技术保留运动肌肉对之间的信息交换,让大脑依然可以“听见”它们;
  • 骨整合钛棒:直接嵌入股骨,代替接受腔,形成稳定的结构;
  • 神经接口:电极采集肌肉神经信号,控制仿生关节;
  • 自定义控制器:实时计算扭矩和动作轨迹,实现精细控制;
  • 整合流畅性:肌肉—骨骼—植入物—机器人肢体,形成无缝闭环。


图片



MIT之外,还有另一个植入性仿生手


可能你也会问,MIT有了植入性仿生腿,那么手呢?早在2023年,CyberDaily曾分享来自瑞典CBPR实验室的仿生手植入试验,跟MIT原理相似。


来自芬兰的Karin成为首位植入仿生手的患者,被试患者Karin能够使用新仿生手完成一些细致操作,比如从桌面上捡起个别硬币。这款仿生手恢复了基本的触觉,如果她用仿生拇指和食指捏住一个物体,通过AI系统向她的神经系统反馈的信息,她就可以感受到它的硬软程度。



简单来说,科学家首先对患者的残肢的进行神经重定向——将受损的神经被“重定向”到移植到前臂的腿部肌肉组织上,这样这些神经仍然可以传递信号。


其次,在前臂骨头上安装钛合金植入物,作为仿生手的固定基础,同时为电极和机械结构提供接口。


最后,电极检测到这些重定向神经的活动信号,然后由人工智能系统将这些信号翻译成控制仿生手运动的指令。




技术之外,更是人性回归


赫尔曾说,“你把仿生假肢做得再智能,它仍是个工具。但当它成为身体的一部分,人类就重新完整了。” 


这项技术真正触及了身体与自我认知的界限——当你能重新感觉一条腿的存在,你不仅是走得更快,你是成为完整的人。


这项技术正走向更大规模的临床试验,预计5年内争取通过FDA认证。赫尔团队并不急于量产,他们更看重一件事:让“未来的身体”不再是科幻,而是有尊严、有体验的现实。


尽管我们常说血肉苦弱,机械飞升的赛博朋克式的想象,但身体归属与认同感是深刻的,植入性仿生假肢可能很快成为许多患者的解决方案,以便恢复生活自由


而这,也是MIT仿生腿背后的真正意义。


论文

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv3223


后记

赛博格是一个身份,也是人类迈向后人类、超人类的显现,但现在目标价值是,人们通过接入脑机接口、仿生义肢、外骨骼、植入物,得以恢复正常的活动能力、增强自身,从“牢笼”解放出来,去体验广阔的生活,实现自我。

我们组建了一个【CyborgIN交流群】,如果您也在关注脑机接口、仿生义肢、植入物...可以后台加微信:Seeranverse,加时请备注公司+姓名和关注或从事领域。


2050年的一天早晨

图:AI生成


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