MIT開發新型截肢手術方式讓患者更好“感覺”到假肢
來自麻省理工大學的一支科研團隊近日開發出了一種新型截肢手術方式,能夠讓患者“感覺”到這些假肢。科學家開發了名為主動肌-拮抗肌神經界面(AMI),在截肢之後將配對的斷裂端被重新連接在一起。這樣做可以重新連接它們的通訊系統,讓大腦更好地判斷缺失的肢體部分在三維空間中的位置。
手臂和腿部的大多數運動都涉及兩塊連接的肌肉,其中一塊負責肌肉拉伸,而另一塊負責肌肉收縮。這些肌肉被稱之為主動肌-拮抗肌配對(agonist-antagonist pairs),其中最典型的例子就是肱二頭肌和肱三頭肌,當一個人彎曲手肘時,肱二頭肌收縮,肱三頭肌拉伸。這種拉伸運動會將感覺反饋信息傳遞給大腦,幫助大腦追踪手臂的位置。
而在目前大多數截肢手術中,配對肌肉的連接端被切斷,使它們無法正確地相互溝通。因此,發送到大腦的肌肉信號是混亂的。這意味著許多截肢者最終不得不用視覺觀察他們的假肢在做什麼,以指導其運動。
在2017 年進行實驗室大鼠測試後,約有25 名患者在哈佛大學附屬的布里格姆婦女醫院接受了AMI 手術。麻省理工學院的科學家對其中的15 人進行了評估,他們每個人都進行了一次膝下截肢手術。
測試內容包括讓患者雙腿支撐著躺下,沒有安裝假肢。然後,他們被要求彎曲他們完整的踝關節和他們的”幻肢”到不同程度,而雙腿上的電極監測肌肉的電活動。與接受傳統截肢手術的對照組相比,AMI截肢者被發現對他們的幻肢踝關節有更精細的控制–事實證明,他們截肢腿殘端的電信號與完整腿的電信號明顯更相似,而腳踝實際上是在移動的。
同樣,大腦掃描顯示,他們從殘餘肌肉中獲得了更多的感覺反饋。而作為一個副作用,AMI 組報告的殘餘肢體的疼痛要少得多。還需要進一步的研究,以了解該程序的好處是否確實導致對實際連接的假肢更好的控制。還需要注意的是,科學家們已經開發了一個被稱為“再生AMI ”的手術版本,其中移植的肌肉片段可以用來重新連接之前在傳統截肢手術中被切斷的主動肌-拮抗肌配對肌肉。