中国卫生信息与健康医疗大数据学会护理学分会
人工智能
——让假肢也能装上大脑
随着工业、交通事业的迅速发展，因交通事故、工伤等产生的伤残人士正以惊人的速度增加。根据全国残疾人抽样调查结果显示，目前我国现有肢体残疾人约8000万，占到了全国总人口的比例为6.34%。肢体的缺失给这些人的生活带来了极大的不便。由于现有的医疗水平不可能使他们已经失去的肢体得到再生，所以假肢成为了能辅助他们正常生活的唯一手段。
假肢是指为了满足截肢患者或是肢体不健全者恢复其作为健全者应有的外形和功能而专门设计和制作装配的人工假体。它的主要作用就是代替已失肢体的基本功能，使截肢者恢复或重建一定的生活自理、工作和社交的能力，其适用的对象是因疾病、交通工伤等事故或运动创伤等原因造成的肢体不健全者。
已知的最古老假肢可以追溯到3000年前，古埃及木乃伊上发现的人造脚趾，那是一根附着皮革的木雕脚趾，刚好可以用皮革套在脚上，是世界上“最古老的人造假肢”。直到16世纪才出现功能性的机械肢体。法国战地医生安布鲁瓦兹·帕里发明了有着灵活手指的假手，失去肢体的骑士可以安装假手，用来持盾、执矛和用剑。
图1 古埃及人造脚趾
图2 16世纪人造铁手
假肢技术在过去几十年里的最大变化，无非是表面用塑料或硅胶代替了皮革，内部的基本构造依旧是一堆机械部件。这些简单机械构造的假肢操控起来很复杂，比如残障人士需要完成伸出假肢手臂这么一个简单的动作，就必须先用下巴压住操纵杆，再加上一个类似于抛掷的动作才能把手臂甩出去。
随着智能控制技术、计算机技术、机械制造和传感器技术的快速发展，产生了最佳辅助器械即智能假肢，智能假肢是20世纪后10年发展起来的具有高性能的新一代假肢。与普通假肢相比，其主要功能特点是能根据外界条件变化和工作要求，自动调整假肢系统的参数，使其工作可靠，运动自如，具有更好的仿生性。
那么人是如何操控智能假肢的？科学家发现，人通过神经元控制身体各组织器官，会产生生物电信号，这种信号中载有人的行为信息，能直接反映人的意图。科学家通过解码人体生物电信号，试图识别人的“意念”，进而让机器按人的想法工作——这方面研究已成为人机交互研究的热点之一。脑电接口技术就是通过一定的手段检测出人体生物电信号,并对这些特征信号进行分类识别,分辨出引发脑电变化的动作意图,再用计算机语言进行编程,把人的思维活动转变成命令信号驱动外部设备,实现在没有肌肉和外围神经直接参与的情况下,直接控制外部电子设备（智能假肢），实现人脑对外部环境的控制。
图3 智能假肢
2018年央视一套《加油向未来》节目曾经播出一位右手安装假肢的女孩通过意念控制假肢与钢琴大师郎朗表演钢琴合奏的节目。意念操作假肢弹奏钢琴，是脑机接口技术领域的重大突破，标志着脑机接口技术向实际应用又迈出一大步。相信未来随着科学的进步，智能假肢会更加智能化、人性化，从而更好地帮助残障人士改善生活质量。
图4 钢琴家郎朗与义肢女孩四手联弹《乘着歌声的翅膀》
本文由首都医科大学护理学院张明娜撰写
参考资料：
1.贤集网资讯https://www.xianjichina.com/news/details_92115.html
2.《发明与创新：综合（A）》 2017年第11期44-45.
3.赵佳佳.“人工智能与假肢”英汉翻译实践报告 [D].天津:天津理工大学,2019．
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