智能仿生手按患者意識完成手指間各種功能的運動，成為近似人體的一部分。

2018年2月初，廣東省工傷康復(fù)醫(yī)院為患者陳先生安裝“五指聯(lián)動智能仿生手”（以下簡稱“智能仿生手”）。該院綜合康復(fù)科及手外傷康復(fù)科假肢矯形器組組長艾旺憲告訴《中國醫(yī)院院長》雜志記者，智能仿生手目前已經(jīng)可以輔助陳先生完成系鞋帶等一系列精細動作；而且，患者自己出院后回家，準備在春節(jié)期間相親。

陳先生7歲時因意外導(dǎo)致左側(cè)前臂截肢，目前在博士后工作站工作，三十多歲出頭的年紀還有很多人生大事要完成。

據(jù)國內(nèi)媒體報道，截至2016年，中國上肢殘疾的人數(shù)達1000萬左右，人群規(guī)模龐大。

截肢患者的福音

陳先生并不是第一位在廣東省工傷康復(fù)醫(yī)院享受到新技術(shù)福利的患者。早在2017年12月，廣東省工傷康復(fù)醫(yī)院就首次為一位失去四肢的患者成功安裝了智能仿生手。

三年前，因水泥粉塵爆炸，前述患者劉先生全身95%面積皮膚燒傷，因為搶救的需要失去四肢。出院以后，他基本喪失日常生活自理能力，需要家人寸步不離的照料。在這樣的情況下，劉先生對新技術(shù)的需求更為迫切。

2017年，劉先生了解到智能仿生手技術(shù)，轉(zhuǎn)到廣東省工傷康復(fù)醫(yī)院就醫(yī)。針對他的情況，醫(yī)院康復(fù)醫(yī)師聯(lián)合物理治療科、作業(yè)治療科、假肢矯形科等多科室治療師，組成?？瓶祻?fù)團隊。

隨后，艾旺憲和團隊同事“制定出系統(tǒng)的康復(fù)方案”。一開始，假肢矯形科為他配置電動輪椅，安裝雙膝離斷假肢，讓他自己能夠自主移動和行走。不過，患者在右側(cè)上臂及左側(cè)前臂截肢以后，僅裝配普通裝飾手，仍然沒有太多的生活自理能力。多學科聯(lián)合團隊需要全力解決這個難題。

經(jīng)過前期的治療和考慮，他們給劉先生提供的診療方案就是左側(cè)安裝智能仿生手。艾旺憲指出，假肢矯形科為確?；颊哌x到適合自身需求的假肢，要求供應(yīng)商提供不同類型的產(chǎn)品?；颊哌x定智能仿生手類型之后，醫(yī)生會為其安裝，患者往往還需要試用一段時間。

聯(lián)合團隊和患者最終選定的智能仿生手，五根手指均有獨立的電機驅(qū)動，指間各關(guān)節(jié)可獨立屈伸。而且，大拇指能被動旋轉(zhuǎn)，配合對掌位和非對掌位完成各種手部功能。腕部擁有手動旋轉(zhuǎn)或電動旋轉(zhuǎn)功能。

患者大腦對其實現(xiàn)直接控制，按意識控制手指各種功能的運動。

艾旺憲補充說，這個智能仿生手最大握力達140.1牛，捏力為26.5牛，三指最大捏力達36.6牛，鉤提重可達45kg，單指鉤重25kg。而且，它還裝配有智能電池電量管理系統(tǒng)，一旦電量低于某個標準，能夠發(fā)出震動警示。

而且，智能仿生手理論上最多可完成設(shè)計范圍內(nèi)的16組動作。一般患者會選擇執(zhí)筆、捏、握、扣扳機、握勺、敲鍵盤、頂壓、點擊鼠標8組動作。

患者為了更好地掌握這些技能，往往需要在醫(yī)師指導(dǎo)下進行訓(xùn)練。上述動作基本上可滿足患者的日常生活需求。比如，患者劉先生尤其喜歡練習輸密碼、執(zhí)筆簽名。過去，他去銀行柜臺取款時，銀行按照相關(guān)規(guī)定不允許其妻代為簽名，因此導(dǎo)致他一度無法在銀行辦理業(yè)務(wù)。

患者劉先生在醫(yī)院安裝智能仿生手一周以后，不僅能夠完成預(yù)期的訓(xùn)練動作，自己還開發(fā)出新的精細動作，運用智能仿生手捏住牙簽剔牙。

艾旺憲透露：“目前，進口智能仿生手費用一般為20萬元至60萬元不等。國產(chǎn)的費用在10萬元左右。國家相關(guān)規(guī)定中，要求智能仿生手商家，4年對其進行一次壽命指導(dǎo)，如果患者使用期間維護得好，有的智能仿生手壽命將延長至七八年。中國雖然已經(jīng)進入智能仿生時代，但智能仿生手真正投入臨床使用的案例并不多見。相信該科技未來會逐步在康復(fù)醫(yī)療機構(gòu)中推開。”

原理與發(fā)展需求

截至目前，開展截肢手術(shù)的綜合醫(yī)院，通常只負責為患者做手術(shù)。僅少部分綜合醫(yī)院會配備支具室，支具室提供的假肢一般是廠商負責安裝。有些下肢截肢患者術(shù)后會轉(zhuǎn)到康復(fù)醫(yī)院，進行康復(fù)治療及假肢安裝。上肢截肢患者一般不需要康復(fù)治療。以往患者選擇裝佩上肢假肢的情況并不多，即便安裝通常也只是選擇裝飾手。

北京市垂楊柳醫(yī)院一名手足外科醫(yī)師告訴《中國醫(yī)院院長》雜志記者，裝飾手裝配程序簡單，患者甚至會在網(wǎng)上購買，由家屬協(xié)助裝配。裝飾手的一個重要特點就是代償功能微乎其微，也很難推廣。

艾旺憲則補充道，20世紀80年代，中國出現(xiàn)肌電假肢技術(shù)。肌電假肢受殘臂末端皮膚表面的肌電信號操作，根據(jù)大腦的指令活動。不過，當時普通肌電假肢技術(shù)并不成熟，尤其是電池和微電機技術(shù)相對落后，導(dǎo)致假肢體積粗大，操控不便。

而且，一些安裝普通的前臂肌電假肢患者，慢慢地發(fā)現(xiàn)這種肌電假肢代償功能有限：它僅具備張合功能，僅能實現(xiàn)輔助健康手穿衣服、開水龍頭、開關(guān)燈等生活功能，性價比不高，自然也就沒有廣泛投入臨床應(yīng)用。

智能仿生手技術(shù)2008年引進中國，2011年通過原國家食品藥品監(jiān)督管理總局審批。智能仿生手與肌電假肢的操控原理相似，但整體功能與精細程度卻超出其很多?；颊叽竽X發(fā)出意識信號后，由殘臂末端皮膚形成肌電信號，通過殘臂皮膚與智能仿生手接受腔內(nèi)的假肢臂端接觸，將肌電信號通過假肢內(nèi)的電極放大。放大后的肌電信號，再經(jīng)減速器和增力結(jié)構(gòu)，控制手臂及手指內(nèi)的微型電機，驅(qū)動手指的功能運動。

智能仿生手按患者意識完成手指間各功能的運動，成為近似人體的一部分?！罢嫒说囊恢皇?，有14個手指關(guān)節(jié)，能完成的精細動作有很多。目前，智能仿生手的技術(shù)，尚未達到每個關(guān)節(jié)都安裝一個微電機的階段，但已做到每根手指采用1個獨立微電機的水平。這樣的智能仿生手，完成14個動作，基本可以解決患者日常的生活需求?！卑鷳棌娬{(diào)。

盡管這一技術(shù)給患者帶來了福音，但是并不是所有截肢患者都適用。“陳先生雖然已經(jīng)截肢二十多年，但殘肢表皮仍然能檢測到肌電信號，同時前臂殘肢不低于5厘米。因此，具備安裝智能仿生手的必要條件?！薄皠⑾壬诎惭b智能仿生手之前，接受模擬肌電信號訓(xùn)練達3個月，通過虛擬手來訓(xùn)練抓、握等動作。智能仿生手安裝之后，能逐步掌握8個動作?；颊吒鶕?jù)自身情況也能開發(fā)預(yù)期之外的動作?！?/p>

目前的智能仿生手采用的是接受腔連接殘肢的安裝方式，未來有可能開發(fā)殘肢與假肢的容納技術(shù)，實現(xiàn)假肢植入殘肢皮膚之下的電極控制方式或腦-機控制的智能水平。艾旺憲補充：“將來每只智能仿生手也有可能達到，設(shè)計14個獨立指關(guān)節(jié)微電機的精細程度。目前的技術(shù)水平，還可以安裝上臂智能仿生手。但患者一般考慮到性價比、應(yīng)用便利性等因素，估計使用上臂智能仿生手的患者，相對前臂患者較少。”

假肢矯形師的人才培養(yǎng)也應(yīng)引起重視。目前中國開展該專業(yè)的院校有首都醫(yī)科大學、四川大學華西醫(yī)學院、上海理工大學、香港理工大學等。每個院校招生數(shù)量較少。艾旺憲是2013年香港理工大學培養(yǎng)的假肢矯形碩士之一。