在我们所处的时代，改善病人和身体有缺陷者的生活质量得到了越来越多社会关注，因而需要更加有效地得到假肢产品。移植技术（受可用肢体来源限制）目前根本无法满足车辆事故、军事冲突等造成的患者需求。假肢必须尽可能与使用者原始肢体相似，当然要实现这一点并不容易。

如果要使假肢对佩戴者具有真正的价值，则必须满足许多重要标准。除了能够提供所需的功能，并且具有较高的性价比之外，假肢不能过重或耗电过快。功能不佳，接合不良的假肢不仅会因为不优雅的运行而产生一些不必要的非常不自然关注，而且从长远看对于使用者也可能有害。甚至在假肢不可能被隐藏的某些场合，其好的形状也可以在美学上更令人愉悦。

材料科学和电子工程的进步使得能够创造出更加令人兴奋的新型假肢产品。这些假肢采用最新的成型技术，能够确保尽可能舒适，而精密的运动控制硬件可以帮助提供更平稳、更自然的运动。同时，3D打印能够显著降低定制产品的费用，从而降低购买者需要达到的财务门槛。现在，让我们更详细地回顾一下这些具体进展。

使其合体

当谈到假肢时，合体可能是最重要的考虑因素。如果这一点不能做到，假肢就无法施加适当的杠杆作用，会在使用时容易移动，并可能导致佩戴者伤到自己。无论是哪个肢体，基本的假肢布局应该包括：

·         残肢的插座。

·         肩带或背带，用于将假肢固定在身体的某个部分。

·         执行运动的相关机电系统。

由于每个使用者具有各不相同的剩余肢体、姿势、体重和其他人体工学因素，假肢安装和对准过程可能多种多样。但必须让使用者的剩余部分肢体以舒适、简捷的方式连接到假肢。这比其中所涉及的机电系统更加重要，因为如果假肢不能正确接合，即使再复杂也几乎毫无用处。

以前制作假肢的唯一方法是采用石膏模型并用它来制作模具。石膏模具的误用或在其固化过程中形成的任何缺陷都可能搞错假肢的真实尺寸，从而引起问题。最近，激光扫描、计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）工具等现代技术已开始用来生产更精确（因此更合适）的模具。通过手持式激光扫描仪可以捕获剩余残肢形状的数据（精确到1毫米），之后，临床医生和患者会检查这些数据的渲染（rendering），可以找到需要减压的敏感区域。随后可将数据发送到设施，并在那里雕刻出精确的形状，以便可以制造实际的假肢槽。举例来说，Hanger Clinic用于设计假肢的Insignia激光扫描仪在患者舒适度方面有了相当大的改进，避免了传统石膏铸造方法通常出现的混乱和不便。这种方法特别适合从手术中恢复的病人，只需最少量的身体接触（明显的益处是避免处理可能仍然会非常疼痛的区域），并且可用于卧床的患者。临床医生扫描身体后，扫描软件内置的对称功能可创建对侧的图像，能提供具有表面细节信息的3D渲染，而这些细节如果采用铸造或机械数字转换器（digitizers）等方式可能会丢失。扫描仪包含两个嵌入式运动跟踪设备，用于在扫描过程中抵消任何患者的移动，并确定扫描仪棒相对于被扫描身体部位的位置和方向。扫描仪组成部分包括激光棒、用于处理数据的计算机和运动跟踪元件，所有都安装到紧凑的便携式外壳。这意味着无法亲自访问Hanger Clinic站点的患者可以在医院或家中进行扫描。

使其工作

腿或手臂等假肢一旦安完毕，必须能够为佩戴者提供所需的功能。走路可能看起来只是将一只脚放在另一只脚前面，而打开/合上一只手可能看起来也很简单，但实际上，所有这些动作都涉及许多关节角度。膝盖在弯曲时也会扭转，手指会以多种方式弯曲。只有通过适当地模仿真实关节的运动，假肢才能对其使用者有真正价值。Össur SYMBIONIC LEG 3是一款仿生假肢，具有微处理器控制的膝关节和电动踝关节，能够进行主动屈曲，所有部件全部封闭在一体式装置中。这种假肢设计用于在行走时为使用者提供更高的安全性、对称性和自信度，不会要求用户调整其行走方式或以其他方式进行补偿，从而能够实现与正常走动非常接近的近似。SYMBIONIC LEG 3的电动脚指升降和绊倒恢复功能，旨在提高安全性并降低绊倒/摔倒的风险，同时它还可以智能适应地形，以确保在日常路面（例如草地，斜坡或不平坦地面）上行走时具有更高稳定性。使用该产品的人中，大约有三分之二认为与先前的假肢相比，绊倒几率明显减少。

图1：具有微处理器控制的膝盖和具有电动踝关节弯曲的仿生腿。

而如果谈及假手，Bebionic产品设计用于满足普通人在日常生活中所需的几乎任何动作，它具有14种不同的抓握模式和手部位置，每个手指中的各个电动机能够以自然、协调的方式完成手移动和握持等动作，通过比例速度控制可实现精细任务所需的精度（例如，用户可以据此拿起蛋或拿起塑料杯）。这款假肢具有足够的强度，可承受高达45公斤的重量，具有创新的手掌设计，可防止撞击损坏。此外，柔软的指垫和宽大的拇指轮廓有助于最大化表面积，并增强抓力。该设计优化了重量分布，使手感更轻。内部微处理器能够持续监控每个手指的位置，自动抓握功能可自动感应抓握的物品何时打滑，并调整抓握以进一步固定。

图2：BeBionic假手可提供14种不同的抓握模式和手部位置。

使其更便宜

由于3D打印技术的发展，使得几乎任何人都可以通过像e-Nable（一个由美国企业家Jen Owen建立的协会）这样的组织创建定制的假肢，因此，即使有些人没有大量的财务储备，也可以容易地得到高级定制产品。e-Nable机构由一些勤奋而专注的志愿者组成，它将制造商和制作爱好者聚集在一起，创建了一个广泛的假肢设计国际网络，可以通过3D打印这些设计。e-Nable的主要目标是帮助人们避免传统制造假肢的高成本，并分享全球的可用资源。自2013年成立以来，该机构已向全世界数百人捐赠3D打印假肢。

使其对每个人都有效

当前正在发生的假肢技术革命其另一个好处是外骨骼（exoskeletons）等人体辅助机制的进步。在工厂、仓库和建筑工地等处，高处的活动对工人来说可能非常紧张。根据德国WidO Scientific Institute的数据，2017年建筑行业所有病假日的近三分之一是直接由于某种类型的肌肉骨骼问题。Ottobock由此开发了Paexo外骨骼系统，它是一种不需要能量供应的被动式外骨骼，1.9kg重的装置可以近身佩戴，手臂壳使用机械拉线技术将抬臂的重量转移到臀部。使用者可以舒适地佩戴这个外骨骼超过8小时，并可以显著地减少其承受的压力。

图3：外骨骼有可能彻底变革建筑行业。

未来展望

毫无疑问，假肢技术将有一个非常光明的未来，这不仅会使截肢者受益，还包括老年人或残疾人等需要身体援助系统的人。更换损失的肢体，或让现有的肢体更好地发挥作用，可以使无数人的生活更加美好，而技术进步是实现这些的关键。除了继续改进运行参数外，还需要使假肢产品的价格点更低，从而可以帮助全球各地更多的人口。