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人机融合假肢:从「工具」到「自体」的革命性突破

麻省理工学院团队开发的仿生膝关节假肢 OMP,通过骨整合技术与机 - 神经 - 肌肉一体化接口的深度融合,实现了假肢控制

麻省理工学院团队开发的仿生膝关节假肢 OMP,通过骨整合技术与机 - 神经 - 肌肉一体化接口的深度融合,实现了假肢控制从「被动响应」到「主动协同」的范式转变。该系统通过钛合金植体直接锚定股骨,结合手术重建的股直肌与股二头肌拮抗结构,形成闭环神经反馈网络。其核心创新点包括:

神经信号的生物级解码:通过肌肉内电极实时捕捉运动意图,信号传输延迟降至 1.2 毫秒,比传统表面肌电信号精度提升 3 倍。在踢球动作中,系统能识别股直肌收缩引发的股二头肌拉伸,模拟真实膝关节的协同运动模式。

本体感觉的生理性重建:植体内置的 16 通道传感器可检测关节角度、扭矩变化,通过骨传导将机械反馈转化为神经信号,使患者产生「假肢即自体」的具身感。临床试验中,患者闭眼单腿站立平衡误差小于健侧的 5%。

复杂动作的动态适应性:在爬楼梯测试中,OMP 通过动态调整膝关节刚度(0-70N・m),支持从「步 - 步」到「跨 - 步」模式的无缝切换,速度达 1.2 米 / 秒,接近健康人水平。其运动控制算法还能自主学习用户步态特征,经过两周训练后,患者可完成随机障碍规避任务。

该技术的突破不仅体现在功能恢复,更在于人机融合的哲学重构。通过将假肢嵌入人体生理系统,OMP 模糊了「机械辅助」与「生物本体」的边界,为截肢者带来心理层面的自我认同提升。目前,该团队正与医疗设备公司合作,计划 2026 年推出商业化版本,目标将手术植入时间缩短至 3 小时,并降低 40% 的制造成本。