“另类”假肢正在成为流行

很多个早晨，丹尼·克劳德醒来后会将一只机械拇指绑在她的一只手上，然后开始工作：她会仔细研究大量神经科学数据，为新的假肢装置勾画想法，并思考如何赋能人体。克劳德是剑桥大学可塑性实验室的专家，该实验室研究的是辅助设备神经科学。

图源：《麻省理工科技评论》

同时她也创造假肢，这些假肢往往超出了传统的功能和美学界限。她的设计包括一个透明的丙烯酸前臂假体，内置节拍器，与佩戴者的心脏同步跳动，手臂由树脂、抛光木材、苔藓、青铜、黄金、铑和软木等制成，这些部分都可重新排列。

克劳德目前这个能帮助她完成工作的项目，是一个“第三拇指”，任何人都可以使用它来增强自己的抓力。该柔性装置由电机驱动，并使用穿着者鞋子中的压力传感器进行控制。志愿者们学会了用它拧开瓶子、喝茶，甚至弹吉他。她希望有一天，拇指（以及类似的设备）可以帮助从工厂工人到外科医生的每个人更高效地完成任务，减轻自己身体的压力。

传统上，假肢设计师一直在寻找人体的灵感。假肢被视为对缺失身体部位的替代品，超现实的仿生腿和手臂是圣杯。多亏了《星球大战》这样的科幻系列，这样的设备仍然牢牢地控制着我们的集体想象。不管是好是坏，他们塑造了大多数人对假肢未来的设想。

但克劳德是“替代性假肢运动”的一名成员，这是一种不同于传统的辅助技术。她和她的同事们没有制造能模仿“正常”手臂或腿外观的装置，而是创造了可以像触手一样蠕动、发亮甚至发光的梦幻假肢。其他非常规假肢，如跑步者喜欢的刀片腿，都是为特定任务而设计的。设计师们相信，这些设备可以帮助假肢使用者重新控制自己的形象，让自己感觉更有力量，同时消除残疾和肢体差异带来的一些耻辱感。

但是，即使替代性假肢越来越受关注，他们也被一个令人不安的事实所笼罩：只有一小部分人能用得起假肢。在一个许多人想要假肢却买不起的世界里，拥护者们正在寻找一个可获得性、风格和实质性重叠的中间地带。

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传统假肢的局限

假肢是一种古老的、非常人性化的器械。已知最早的假肢来自古埃及：两个雕刻的脚趾，其中一个绑在木乃伊的右脚上，并带有明显的带绳凉鞋痕迹，它可以追溯到2500年至3000年前。

古代人制作和佩戴假肢的原因有很多，有些是实用的，有些是精神的，有些带有能人的逻辑。大多数设计都是为了融入其中，但也有一些有意脱颖而出。当罗马将军马库斯·塞尔吉乌斯·西卢斯在第二次布匿战争中失手时，据报道他下令更换铁制。至少一名中世纪意大利男子似乎用刀代替了他的手。

卫斯理大学性别研究教授维多利亚•皮茨•泰勒曾在文化、医学和科学领域研究过身体修饰，她认为定制假肢的冲动是有道理的。“无论我们对我们的身体做什么，我们都不是在社会真空中对他们做的。”她说。退伍军人可能希望通过对其服役的实物致敬来表达自己的身份，而艺术家可能希望尝试颜色和图案。

在皮茨•泰勒看来，社会上的每个人都应该通过理发、穿特定的衣服等方式来改变自己的身材。她说：“当我们能够找到方法来改变我们的身体，以反映我们的情感和自我意识时，感觉真的很好。”

残疾人权利运动与1960年代的民权和酷儿解放运动一起在美国兴起，几十年来一直在推动更广泛的假肢接受。早期的活动人士走上街头时只戴着一些小装置，比如分开的钩子（或者根本没有装置），而后来的活动人士则把闪闪发光的迪斯科球镜粘在假肢上。“我的想法是：我不会改变我的身体以适应传统标准。”加州大学圣地亚哥分校的残疾和设计历史学家大卫·瑟林说。

但现代医疗体系的建立并没有考虑到自我表达或身份认同等因素。今天，当大型医疗器械公司设计辅助技术时，他们仍然经常从“治疗”的角度来研究，这种方法被称为生物医疗。

皮茨•泰勒说：“生物医疗的目的是使身体正常化。”其目的是生产一个尽可能接近“理想”的身体，而在西方医学中，理想通常是白人、性别化的和健全的身体。

这些优先事项导致了长期的无效或不舒服的假肢，这些假肢不能真正满足个人的需求（更不用说与他们的自我感觉保持一致）。例如，假手通常只有三种尺寸——“男性”、“女性”和“儿童”。然而很多人需要的尺寸都与这些测量范围有出入。

这种有限的选择可能会在他们的假肢和生物四肢之间造成尴尬的不匹配。对于有色人种来说，选择一种假肢设备可能会更加不协调，因为一些假肢制造商通常只向诊所和医院分发少数几种肤色选项。

克劳德说，假肢使用者也不是一个整体。个体具有独特的触摸敏感度，这取决于他们残余肢体中神经的集中程度，以及他们是否体验到幻肢感觉。这些因素会极大地影响他们接受假体的意愿和能力，假体必须紧密贴合在这个敏感区域。

例如，一个天生有肢体差异的人可能会有与截肢者截然不同的经历。在出生以后的生活中失去一条腿的人可能会在佩戴辅助设备中找到安慰。但是，许多天生缺胳膊的人都非常擅长用残肢完成日常任务，以至于笨重的假肢会碍手碍脚。

朱尔斯·阿马尔是实用型假肢设计的先驱，他曾为第一次世界大战中失去四肢的士兵制作了假肢。例如，阿马尔病人提供了用钳子作为终端的四肢，目的是让那些陷于困境的年轻人重新融入“富有成效”的社会。据大多数报道，他的方法奏效了，许多兽医能够在农场和工厂找到工作，尽管阿马尔的一些同时代人对剥削残疾工人表示担忧。

如今，假肢使用者可以安装更高科技的解决方案，比如将残余肢体肌肉的电信号转换为运动的肌电装置——机动肢体。但许多人选择放弃这些复杂的机器人般的四肢，转而选择像阿玛这样的更专业的设备，例如运动刀片腿或具有可更换末端的身体动力“活动臂”。

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作为“高级时装”的非传统假肢

很长一段时间以来，医疗器械发展的一个假设是，符合大脑预期的假肢天生更容易操作。剑桥大学认知神经科学教授塔玛·马金表示：“当我们思考化身时，我们想到的是与我们的身体模板接近的东西。”他与克劳德密切合作，研究大脑如何适应与假肢的接触。马金的研究证实了假肢使用者长期以来的直觉：我们的大脑实际上非常灵活，能够适应新的肢体。

假肢似乎占据了“物体”和“自我”之间的空间。在2020年发表在PLOS Biology上的一篇论文中，马金的实验室在fMRI机器中扫描了假肢使用者和非假肢使用者的大脑，以观察大脑中的特定区域对假肢的存在如何反应。研究人员最初预计，无论人们使用人工手臂、有血有肉的手还是日常工作的工具，都会看到类似的模式。但事实并非如此。

“假肢不像手，”马金说，“但它们也不像工具。”相反，它们似乎触发了一种独特的神经信号，既不是手，也不是工具，而是一种以前未知的东西。这些模式在不同的用户中是一致的，这表明大多数人可以很容易地适应各种各样的假肢配置，只要该设备在他们的日常生活中仍然有用。

看起来不像传统四肢的下半身假肢正在慢慢获得更广泛的文化接受，尤其是在体育领域，像艾美·马林斯和布雷克·利珀这样的知名运动员帮助将跑步刀片抛到聚光灯下。但失去上肢的人仍然面临着社会压力，需要佩戴高科技的五指仿生装置，无论它是否适合。

并非每一个非传统的假体都是为功能而设计的，有些是“高级时装”。出生于拉脱维亚的艺术家维多利亚·莫德斯塔长期以来对科幻小说和复古未来主义美学着迷。当她开始戴假肢时，她决定完全放弃传统的模具。她说：“对我来说，这是一种夺回控制权并改变叙事的方式。”

莫德斯塔的左腿在出生时受伤，导致多年的手术和医疗并发症。她在20岁时接受了选择性截肢手术，并表示这种情况几乎立即得到缓解。

在手术之前，她就开始想象自己的假肢。手术后，她与汤姆·威克森和索菲·德·奥利韦拉·巴拉塔合作，发起了一项名为“另类肢体项目”的设计计划（克洛德也是该项目的成员），将她的一个愿景变成现实：一个镶嵌着宝石的下肢，灵感来自安徒生的经典童话《白雪女王》。“我的腿从无期徒刑变成了爱和欲望的对象。”她回忆道。

从那时起，莫德斯塔，一位音乐家、模特和自称的仿生流行艺术家，帮助许多未来派的肢体活了起来。你可以看到她在劳斯莱斯的促销活动中，她的腿上放着雅各布的梯子，小腿上有电弧；穿着镀铬股骨在跑道上行走；用金属触手般的腿在微重力中漂浮。在她2014年的音乐视频《原型》中，她展示了她最具标志性的造型之一：刺腿，一把黑曜石匕首。她说，她的设计是在梦中出现的。

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控制假肢的外观有助于莫德斯塔完全拥抱自己的身体，她认为这种自我表达应该是每个人都能得到的。她说：“你应该不仅能尝试你的衣柜，还能尝试你的四肢，你的力量，你的一切。”尽管可及性在缓慢提高，但她认识到，对于全球许多人来说，定制假肢还不是一种选择。

假肢价格昂贵。即使有很好的保险，假肢的成本也可能从5000美元到80000美元不等，这取决于它的复杂性。更重要的是，四肢的部件在磨损时必须更换，这需要额外花费数千美元——仅膝关节就要花费3万美元。加州大学伯克利分校的科技作家兼博士候选人布里特·H·杨说：“有些保险会覆盖其中的一部分。”但大多数供应商“不会覆盖很大一部分”。

而且这是没有任何美学定制的。例如，假肢制造商Ottobock的在线商店提供了比诊所更广泛的肤色。密歇根州的认证假肢技师尼古拉斯·哈里尔表示，这些选项对用户来说很有吸引力，就像设计师的油漆样本一样，但只能在线使用的色调必须是定制的，通常不在保险范围内。

据世界卫生组织统计，全世界只有约10%的肢体丧失患者能够使用假肢。不同人群的需求并不相同。杨认为，人们应该能够在不打劫银行的情况下就能购买或维护任何一种他们需要的假体。她说：“我们对假肢的最大影响不是新的设计方法，而是医疗器械改革。”同时，她补充道，我们不应该回避尝试改进假肢的设计可能性。“作为一项人权，人们需要在自己的身体里感到舒适。”她说。

假肢行业的改革是一项多方面的工作，涉及改善准入、开发适合任何人使用的设备，以及确认基本尊严。“这不仅仅是功能或美学，”瑟林说，“理想情况下，两者都应该兼顾。”

事实上，仿生义肢和机械外骨骼在近几年有了很大发展，在康复医疗等领域的应用越来越广泛。与此同时，除了在外型和功能上加以丰富之外，人体假肢也被融进越来越多的智能要素，成为综合多门学科知识的技术，其发展也备受市场关注。

比如，结合了生物学、机械工程、电子学和力学的“生物机电一体化”技术，早在2005年就入选《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”。生物机电一体化设备，是一种借助生物信号，通过生物体和机器人之间建立的交互接口实现智能交互的一种仿生机器人类型。《麻省理工科技评论》认为，生物机电一体化设备将给人类带来无限的可能性，因为它能够替代人体器官和四肢的功能。

人类历史上，借助科学技术超越自身局限是贯穿始终的主题，在过去20余年里，《麻省理工科技评论》也收录了多项关于人类实现自我突破的技术。自创办以来，《麻省理工科技评论》始终关注对人类社会发展有着重大价值的前沿科技，如今“全球十大突破性技术”榜单也已伴随我们走过22载光阴，超200项的突破性技术正如一部前沿科技发展史，记录了时间长河中那些闪闪发光的技术灵感和科技突破。

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作者：乔安娜·汤普森，纽约的自由科学作家。

原文：Prosthetics that break the mold

来源：《麻省理工科技评论》