在我們所處的時(shí)代，改善病人和身體有缺陷者的生活質(zhì)量得到了越來(lái)越多社會(huì)關(guān)注，因而需要更加有效地得到假肢產(chǎn)品。移植技術(shù)（受可用肢體來(lái)源限制）目前根本無(wú)法滿足車輛事故、軍事沖突等造成的患者需求。假肢必須盡可能與使用者原始肢體相似，當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)并不容易。

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如果要使假肢對(duì)佩戴者具有真正的價(jià)值，則必須滿足許多重要標(biāo)準(zhǔn)。除了能夠提供所需的功能，并且具有較高的性價(jià)比之外，假肢不能過(guò)重或耗電過(guò)快。功能不佳，接合不良的假肢不僅會(huì)因?yàn)椴粌?yōu)雅的運(yùn)行而產(chǎn)生一些不必要的非常不自然關(guān)注，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)看對(duì)于使用者也可能有害。甚至在假肢不可能被隱藏的某些場(chǎng)合，其好的形狀也可以在美學(xué)上更令人愉悅。

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材料科學(xué)和電子工程的進(jìn)步使得能夠創(chuàng)造出更加令人興奮的新型假肢產(chǎn)品。這些假肢采用最新的成型技術(shù)，能夠確保盡可能舒適，而精密的運(yùn)動(dòng)控制硬件可以幫助提供更平穩(wěn)、更自然的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，3D打印能夠顯著降低定制產(chǎn)品的費(fèi)用，從而降低購(gòu)買者需要達(dá)到的財(cái)務(wù)門檻?，F(xiàn)在，讓我們更詳細(xì)地回顧一下這些具體進(jìn)展。

使其合體

當(dāng)談到假肢時(shí)，合體可能是最重要的考慮因素。如果這一點(diǎn)不能做到，假肢就無(wú)法施加適當(dāng)?shù)母軛U作用，會(huì)在使用時(shí)容易移動(dòng)，并可能導(dǎo)致佩戴者傷到自己。無(wú)論是哪個(gè)肢體，基本的假肢布局應(yīng)該包括：

·???????? 殘肢的插座。

·???????? 肩帶或背帶，用于將假肢固定在身體的某個(gè)部分。

·???????? 執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)。

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由于每個(gè)使用者具有各不相同的剩余肢體、姿勢(shì)、體重和其他人體工學(xué)因素，假肢安裝和對(duì)準(zhǔn)過(guò)程可能多種多樣。但必須讓使用者的剩余部分肢體以舒適、簡(jiǎn)捷的方式連接到假肢。這比其中所涉及的機(jī)電系統(tǒng)更加重要，因?yàn)槿绻僦荒苷_接合，即使再?gòu)?fù)雜也幾乎毫無(wú)用處。

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以前制作假肢的唯一方法是采用石膏模型并用它來(lái)制作模具。石膏模具的誤用或在其固化過(guò)程中形成的任何缺陷都可能搞錯(cuò)假肢的真實(shí)尺寸，從而引起問(wèn)題。最近，激光掃描、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）工具等現(xiàn)代技術(shù)已開始用來(lái)生產(chǎn)更精確（因此更合適）的模具。通過(guò)手持式激光掃描儀可以捕獲剩余殘肢形狀的數(shù)據(jù)（精確到1毫米），之后，臨床醫(yī)生和患者會(huì)檢查這些數(shù)據(jù)的渲染（rendering），可以找到需要減壓的敏感區(qū)域。隨后可將數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)施，并在那里雕刻出精確的形狀，以便可以制造實(shí)際的假肢槽。舉例來(lái)說(shuō)，Hanger Clinic用于設(shè)計(jì)假肢的Insignia激光掃描儀在患者舒適度方面有了相當(dāng)大的改進(jìn)，避免了傳統(tǒng)石膏鑄造方法通常出現(xiàn)的混亂和不便。這種方法特別適合從手術(shù)中恢復(fù)的病人，只需最少量的身體接觸（明顯的益處是避免處理可能仍然會(huì)非常疼痛的區(qū)域），并且可用于臥床的患者。臨床醫(yī)生掃描身體后，掃描軟件內(nèi)置的對(duì)稱功能可創(chuàng)建對(duì)側(cè)的圖像，能提供具有表面細(xì)節(jié)信息的3D渲染，而這些細(xì)節(jié)如果采用鑄造或機(jī)械數(shù)字轉(zhuǎn)換器（digitizers）等方式可能會(huì)丟失。掃描儀包含兩個(gè)嵌入式運(yùn)動(dòng)跟蹤設(shè)備，用于在掃描過(guò)程中抵消任何患者的移動(dòng)，并確定掃描儀棒相對(duì)于被掃描身體部位的位置和方向。掃描儀組成部分包括激光棒、用于處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)跟蹤元件，所有都安裝到緊湊的便攜式外殼。這意味著無(wú)法親自訪問(wèn)Hanger Clinic站點(diǎn)的患者可以在醫(yī)院或家中進(jìn)行掃描。

使其工作

腿或手臂等假肢一旦安完畢，必須能夠?yàn)榕宕髡咛峁┧璧墓δ堋Ｗ呗房赡芸雌饋?lái)只是將一只腳放在另一只腳前面，而打開/合上一只手可能看起來(lái)也很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，所有這些動(dòng)作都涉及許多關(guān)節(jié)角度。膝蓋在彎曲時(shí)也會(huì)扭轉(zhuǎn)，手指會(huì)以多種方式彎曲。只有通過(guò)適當(dāng)?shù)啬７抡鎸?shí)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，假肢才能對(duì)其使用者有真正價(jià)值。?ssur SYMBIONIC LEG 3是一款仿生假肢，具有微處理器控制的膝關(guān)節(jié)和電動(dòng)踝關(guān)節(jié)，能夠進(jìn)行主動(dòng)屈曲，所有部件全部封閉在一體式裝置中。這種假肢設(shè)計(jì)用于在行走時(shí)為使用者提供更高的安全性、對(duì)稱性和自信度，不會(huì)要求用戶調(diào)整其行走方式或以其他方式進(jìn)行補(bǔ)償，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與正常走動(dòng)非常接近的近似。SYMBIONIC LEG 3的電動(dòng)腳指升降和絆倒恢復(fù)功能，旨在提高安全性并降低絆倒/摔倒的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)它還可以智能適應(yīng)地形，以確保在日常路面（例如草地，斜坡或不平坦地面）上行走時(shí)具有更高穩(wěn)定性。使用該產(chǎn)品的人中，大約有三分之二認(rèn)為與先前的假肢相比，絆倒幾率明顯減少。

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圖1：具有微處理器控制的膝蓋和具有電動(dòng)踝關(guān)節(jié)彎曲的仿生腿。

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而如果談及假手，Bebionic產(chǎn)品設(shè)計(jì)用于滿足普通人在日常生活中所需的幾乎任何動(dòng)作，它具有14種不同的抓握模式和手部位置，每個(gè)手指中的各個(gè)電動(dòng)機(jī)能夠以自然、協(xié)調(diào)的方式完成手移動(dòng)和握持等動(dòng)作，通過(guò)比例速度控制可實(shí)現(xiàn)精細(xì)任務(wù)所需的精度（例如，用戶可以據(jù)此拿起蛋或拿起塑料杯）。這款假肢具有足夠的強(qiáng)度，可承受高達(dá)45公斤的重量，具有創(chuàng)新的手掌設(shè)計(jì)，可防止撞擊損壞。此外，柔軟的指墊和寬大的拇指輪廓有助于最大化表面積，并增強(qiáng)抓力。該設(shè)計(jì)優(yōu)化了重量分布，使手感更輕。內(nèi)部微處理器能夠持續(xù)監(jiān)控每個(gè)手指的位置，自動(dòng)抓握功能可自動(dòng)感應(yīng)抓握的物品何時(shí)打滑，并調(diào)整抓握以進(jìn)一步固定。

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圖2：BeBionic假手可提供14種不同的抓握模式和手部位置。

使其更便宜

由于3D打印技術(shù)的發(fā)展，使得幾乎任何人都可以通過(guò)像e-Nable（一個(gè)由美國(guó)企業(yè)家Jen Owen建立的協(xié)會(huì)）這樣的組織創(chuàng)建定制的假肢，因此，即使有些人沒(méi)有大量的財(cái)務(wù)儲(chǔ)備，也可以容易地得到高級(jí)定制產(chǎn)品。e-Nable機(jī)構(gòu)由一些勤奮而專注的志愿者組成，它將制造商和制作愛(ài)好者聚集在一起，創(chuàng)建了一個(gè)廣泛的假肢設(shè)計(jì)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)3D打印這些設(shè)計(jì)。e-Nable的主要目標(biāo)是幫助人們避免傳統(tǒng)制造假肢的高成本，并分享全球的可用資源。自2013年成立以來(lái)，該機(jī)構(gòu)已向全世界數(shù)百人捐贈(zèng)3D打印假肢。

使其對(duì)每個(gè)人都有效

當(dāng)前正在發(fā)生的假肢技術(shù)革命其另一個(gè)好處是外骨骼（exoskeletons）等人體輔助機(jī)制的進(jìn)步。在工廠、倉(cāng)庫(kù)和建筑工地等處，高處的活動(dòng)對(duì)工人來(lái)說(shuō)可能非常緊張。根據(jù)德國(guó)WidO Scientific Institute的數(shù)據(jù)，2017年建筑行業(yè)所有病假日的近三分之一是直接由于某種類型的肌肉骨骼問(wèn)題。Ottobock由此開發(fā)了Paexo外骨骼系統(tǒng)，它是一種不需要能量供應(yīng)的被動(dòng)式外骨骼，1.9kg重的裝置可以近身佩戴，手臂殼使用機(jī)械拉線技術(shù)將抬臂的重量轉(zhuǎn)移到臀部。使用者可以舒適地佩戴這個(gè)外骨骼超過(guò)8小時(shí)，并可以顯著地減少其承受的壓力。

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圖3：外骨骼有可能徹底變革建筑行業(yè)。

未來(lái)展望

毫無(wú)疑問(wèn)，假肢技術(shù)將有一個(gè)非常光明的未來(lái)，這不僅會(huì)使截肢者受益，還包括老年人或殘疾人等需要身體援助系統(tǒng)的人。更換損失的肢體，或讓現(xiàn)有的肢體更好地發(fā)揮作用，可以使無(wú)數(shù)人的生活更加美好，而技術(shù)進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)這些的關(guān)鍵。除了繼續(xù)改進(jìn)運(yùn)行參數(shù)外，還需要使假肢產(chǎn)品的價(jià)格點(diǎn)更低，從而可以幫助全球各地更多的人口。