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新截肢手术

领先图像©LIGHTFIELD STUDIOS / Adobe Stock

麻省理工学院的研究人员开发了一种新的截肢手术,它可能提供更好的假肢控制——同时更少的疼痛和更大的自由感,他们被截肢的四肢。

这种手术被称为“激动剂-拮抗剂肌神经界面”或AMI,它重新连接了一前一后运动的肌肉——这些肌肉通常在传统截肢手术中被切断。

“通过恢复自然激动剂拮抗剂肌肉运动的外科和再生技术,我们的研究表明,AMI截肢患者的幻肢关节活动度更大,疼痛程度更低,假肢可控性的保真度更高。”休·赫尔麻省理工学院媒体实验室生物机电组的负责人说新闻稿

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大多数运动四肢的肌肉都是成对运动的,一种是激动剂,一种是拮抗剂。考虑一下你的手臂,其中的一块主要肌肉——三头肌或二头肌——拉动另一块肌肉,拉伸它,反之亦然。(顺便说一句,这就是为什么你不能只锻炼其中一块肌肉而不引起问题的原因。)

在传统的截肢手术中,这些肌肉对可以彼此分离;根据麻省理工学院的研究,运动的限制切断了肌肉对大脑的反馈,使得对假肢和施加在它们上的力有空间意识变得更加困难。

“当一块肌肉收缩时,另一块肌肉就没有拮抗活性了,所以大脑就会收到混乱的信号,”麻省理工学院博士后、该研究的主要作者斯里亚·斯里尼瓦桑在新闻稿中说。“即使使用最先进的假体,人们也会不断地在视觉上跟随假体,试图根据设备移动的位置校准自己的大脑。”

先生知道从什么时候先进的假肢。他的研究重点是开发工作尽可能类似于生物肢体的假肢,包括与神经系统相互作用这两个他相信这将提供更好的功能和生活质量。

“在设备的功能和一个人的身体身份之间有很深很深的关系,”赫尔之前告诉我。

“尽管假肢技术有了进步,但今天截肢患者的灵活性和生活质量都大大降低,”作者在发表于《柳叶刀》杂志的研究报告中写道PNAS他们将这个问题归结为一种“过时的截肢范式”,这种范式忽视了肌肉配对的重要性。

AMI,一种新的截肢手术,重新连接激动剂-拮抗剂肌肉对。随着推拉关系的恢复,患者获得了更好的感觉反馈,这似乎转化为多种好处。

新的截肢手术,新的福利

在他们的研究中,研究人员测量了15名膝盖以下截肢患者的肌肉运动的精度。这些患者重新连接了(通常)控制踝关节并使脚底向内或向外倾斜的肌肉。

患者俯卧,腿支在枕头上,没有假肢。在这个姿势下,研究人员要求患者弯曲他们的踝关节,包括真踝关节和假踝关节,达到他们全部活动范围的25、50、75和100%。双腿肌肉的运动通过电极进行测量。

通过这些电子信号,研究人员发现,接受新型截肢手术的患者被截肢的肢体和未截肢的肢体有“非常相似”的电子信号。他们还发现,与接受传统截肢手术的患者相比,AMI患者能够更精确地移动肌肉。

斯里尼瓦桑说:“AMI患者控制这些肌肉的能力比那些典型截肢患者更直观,这在很大程度上与他们的大脑处理幻肢运动的方式有关。”

“越来越明显的是,恢复肌肉的正常生理机能不仅对假肢控制有好处,而且对他们的日常精神健康也有好处。”

Shriya Srinivasan

在另一篇发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上的论文中,研究人员通过脑部扫描证明,与接受传统截肢手术的患者相比,AMI患者从其残留肌肉中获得了更多的感觉反馈。

研究人员从他们的截肢手术新技术中发现了另一个意想不到的好处:更少的疼痛和被截肢肢体更自由的活动感觉。

“我们的研究并不是专门为实现这一目标而设计的,但这是我们的研究对象反复表达的情绪。他们对自己脚的实际感觉以及它如何在太空中移动有更大的感觉。”“越来越明显的是,恢复肌肉的正常生理机能不仅对假肢控制有好处,而且对他们的日常精神健康也有好处。”

该团队还开发了一种AMI手术,可以在那些已经进行过传统截肢手术的患者身上进行,这种手术被称为再生性AMI,在这种手术中,小肌肉节段的移植物成为替代激动剂拮抗剂。

下一步是为其他截肢部位开发AMI程序,包括膝盖以上和肘部截肢。

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