仿生假肢技术发展助力患者生活质量提升

本文转自：中国医药报

病残人群除了采用常见的康复治疗手段和外科手术矫正外，多数还需要借助假肢矫形或辅助器具。近年来，假肢设计与制作更注重智能化、人机一体化以及生物仿生控制等。

仿生假肢的分类与应用

仿生假肢是指通过模仿和替代人体肢体的功能，为失去肢体或肢体残疾的人群提供的人工肢体。它使用先进的技术和材料，旨在恢复受伤或残缺的肢体功能，提高受伤者的生活质量和独立性。

根据替代的肢体部分和实现的功能，仿生假肢可以分为以下几类。

上肢仿生假肢这类仿生假肢是替代上肢丧失或残缺部分的人工肢体，包括手部仿生假肢、前臂仿生假肢、臂部仿生假肢等。

下肢仿生假肢这类仿生假肢用于替代下肢丧失或残缺部分的人工肢体，包括脚部仿生假肢、小腿仿生假肢、大腿仿生假肢等。

全肢仿生假肢这类仿生假肢可以替代整个肢体的丧失或残缺部分，包括上肢和下肢的组合。全肢仿生假肢的设计旨在提供更完整的功能替代。

指关节仿生假肢这类仿生假肢着重模仿和替代手部或指部的关节功能，允许使用者能够进行更精细的手指动作和操作。

运动控制仿生假肢这类仿生假肢采用传感器和电子装置，通过侦测使用者的肌电信号或其他运动信号来控制假肢的运动，实现更准确和多样化的操作。

感觉反馈仿生假肢这类仿生假肢结合传感技术，能够向使用者提供触觉、温度、压力等感觉反馈，增强与环境的互动和运动的自然性。

仿生假肢的应用范围广泛，主要包括以下几个方面。

运动恢复仿生假肢可用于替代失去的肢体，恢复受伤者的日常活动能力。它可以帮助患者进行基本的生活动作，例如行走、抓取物体和完成各种日常任务。

运动控制一些高级的仿生假肢配备了传感器和电子装置，可以根据使用者的肌电信号或其他运动信号实现精确的运动控制。这使得使用者能够进行更复杂的操作，如细致的手指动作或精准的手部姿势控制。

感觉反馈一些先进的仿生假肢具备感觉反馈功能，能够向使用者提供触觉、温度、压力等感觉体验。这种感觉反馈可以改善使用者对外部环境的感知和互动能力。

康复治疗仿生假肢还可以用于康复治疗，帮助患者逐步恢复肌肉力量、平衡能力和协调性。通过定制的康复计划和适当的康复器械，仿生假肢可以促进受伤者的康复进程。

体育和娱乐仿生假肢不仅适用于日常生活，还可以帮助患者继续从事运动和娱乐活动。例如，有些仿生假肢可以用于跑步、攀岩、游泳等多种体育运动，帮助患者积极参与社交和娱乐活动。

综上所述，仿生假肢的分类主要是基于替代的肢体部位、实现的功能和采用的技术而进行的。不同类型的仿生假肢旨在提供更好的康复和生活质量，使丧失或残缺肢体的人们能够恢复或增强生活功能。

仿生假肢的发展历程

仿生假肢的发展历程可以追溯到古代，但在近几个世纪里，它经历了一系列进步和演变。

早期的仿生假肢制作主要基于木材、金属或皮革等材料。古埃及和古罗马文明有一些文献记载了使用木制或青铜制作仿生假肢的情况。18世纪至19世纪，随着工业革命的进展，仿生假肢的材料和设计得到改进，逐步使用磨具和机械加工制作木制假肢。第一次世界大战和第二次世界大战期间，由于战争创伤，对仿生假肢的需求急剧增加，促进了假肢技术的进一步发展，金属、塑料等材料在假肢领域得以应用。到了20世纪后半叶，电子技术的进步催生了仿生假肢的新发展。传感器、电动驱动和微处理器的应用使得仿生假肢具备更准确、自适应和智能化的能力。

近年来，神经接口技术的发展为仿生假肢带来了革命性变革。通过植入电极或传感器与神经系统相连接，仿生假肢能够通过读取和解释神经信号来实现更自然、精确的运动控制。与此同时，随着三维打印技术的兴起，仿生假肢的制造进程变得更加灵活、高效和个性化。三维打印技术可以根据受伤者的解剖结构和需求，快速制造定制的假肢部件。

此外，智能材料和可穿戴技术的创新也为仿生假肢的舒适性、稳定性和功能性带来了重大突破；而柔性传感器、智能材料和动力学调节系统等技术的应用为仿生假肢提供了更好的适应性。

市场前景与面临问题

近年来，我国假肢市场规模不断扩大，2020年我国假肢市场规模达32.39亿元，同比增长5.23%，预计2022年市场规模将达到36.57亿元。根据GrandViewResear ch的市场研究报告，2019年全球仿生假肢市场规模约为109.7亿美元，预计到2025年将增长至151.2亿美元，表明仿生假肢市场在全球范围内具有良好的增长潜力。

在技术创新层面，我国假肢行业专利申请量近年来也有所增加。2022年1月至11月，相关专利申请已完成140件，新的技术不断涌现，推动行业向高质量方向发展。从专利申请人来看，截至2022年11月，我国假肢专利申请量排名前十的申请人为吉林大学、丹阳假肢厂有限公司、奥托·博克保健产品有限公司、上海理工大学、北京精博现代假肢矫形器技术有限公司、金华市德仁假肢矫形康复器材有限公司、上海科生假肢有限公司、上海交通大学、北京理工大学和陕西福音假肢有限责任公司。

诚然，仿生假肢的发展依靠多因素支撑，包括康复需求、科学技术进步、电子与智能技术的应用、医疗工程研究和社会关注与支持。这些因素相互促进，推动了仿生假肢从传统的简单替代到现代高度智能化的发展，为残障人士提供了更好的康复解决方案。而运动仿生和控制仿生技术始终是假肢研究的核心问题，先进的假肢系统还需要与人组成一体，高度适应，才能发挥作用。

此外，在假肢发展过程中除了攻克技术难关外，提高假肢工作的可靠性和尽可能低的成本，使其能为广大患者所接受，也是先进假肢走向实用化过程中需要解决的重要问题。

（思宇MedTech供稿）