研究为Pa。女子在截肢14年后获得了新的手臂
达纳·伯克(Dana Burke)的右臂被一颗空心子弹击中，14年来她一直坚信，当她用袭击留下的5英寸长的肢体示意时，她能感觉到自己在指、捏或挥手。
不过，她还是得重新学习如何把头发扎成马尾，如何系鞋带。她只能用一只手臂支撑着三个孩子玩耍，这是一场斗争，她不得不从一个孩子的胖乎乎的蜡笔开始学习用左手写字。
但现在，她有证据证明她一直都知道的事。本月，一组研究人员在她位于宾夕法尼亚州中部的家中敬畏地观察了她只用大脑和手臂上的一组传感器，通过11个不同的手、手腕和肘部动作，控制笔记本电脑上描绘的一只虚拟手臂。
伯克很快将成为世界上第一批用高科技、思想控制的假肢取代她失去的肢体的截肢者之一，这种假肢几乎能与肉体和骨骼的灵巧程度相匹配。这是约翰霍普金斯大学应用物理实验室一个联邦资助项目的成果，该项目历时六年，旨在帮助受伤的退伍军人。但伯克的医生说，她的病例是一个医学奇迹，可能会改变截肢手术和所有患者的康复。
“对于典型的肘部以上截肢患者来说，这是不可能实现的，”开发翻译软件的霍普金斯大学研究生研究员、陆军上尉迈克尔·a·鲍威尔(Michael a . Powell)说神经冲动将伯克手臂的末端变成笔记本电脑屏幕上的虚拟运动——离控制机器人假肢只有一小步之遥。
对于今天的大多数患者来说，假肢选择使用一根张力绳或简单的机械装置来控制基本的动作——最多，张开和闭合一个钳子，伸展一个肘部。
“哇，”伯克的哥哥克里斯·格里菲斯(Chris Griffith)低声说，他看着妹妹演示，不仅指、捏、挥，还向各个方向弯曲、旋转和伸展。
虽然伯克对自己在生命的前26年里一直保持着她认为理所当然的能力并不感到惊讶，但恢复正常的前景让她头晕目眩。
“我觉得自己像个骑自行车的孩子，”伯克说，她在餐桌旁的椅子上跳来跳去，展示自失去手臂以来一直处于休眠状态的大脑。“我觉得自己很特别。”
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约翰霍普金斯医院的创伤外科医生Albert Chi说，伯克确实很特别。
在过去的一年里，Chi一直与约翰霍普金斯大学应用物理实验室的研究人员以及可以从假肢技术中受益的患者一起工作。
为了让它起作用，Chi认为患者需要通过手术将截肢时脱落的神经末梢重新移植到手臂末端的肌肉中。这将恢复截肢部位的肌肉刺激，从而能够检测到缺失肢体的预期运动。
伯克是在《大众力学》(Popular Mechanics)杂志上看到的一篇宣传文章中偶然发现Chi的，那篇文章重点介绍了物理实验室开发的有史以来最逼真的义肢。该设备仅存6个，被认为是有史以来最先进的，几乎所有的灵巧和真正的手臂一样精确。在网上搜索并打了一通电话后，她接通了应用物理实验室模块化假肢项目的项目经理迈克尔·麦克洛克林(Michael McLoughlin)。
麦克洛克林将伯克介绍给了Chi，后者与她见面，为手术做准备，手术被称为定向肌肉神经移植。但结果证明她不需要手术。今年春天，当她后来访问实验室并与手臂相连时，她几乎立即就能控制它。
“太神奇了，”迟说。“我的下巴差点掉到地板上。”
迟发现，在伯克截肢后，外科医生将松弛的神经重新连接到她肘部上方的肌肉上。这意味着，当她的大脑向手部发送信号时，信号不会消失在她的组织中，而是转移到手臂圆形末端的肌肉中。
“不管是谁做的手术，都是一个进步的思想家，”Chi说。“这是违反常规的。”
研究人员连续10天去伯克家拜访，并对她对虚拟设备的控制进行了微调。他们计划在2月1日之前给她装上真正的假肢——实验室模块化假肢的一个稍微简单的版本。
科学家们的努力始于2006年，这是美国军方国防高级研究计划局的一个名为“革命性义肢”的项目。随着越来越多的士兵从伊拉克和阿富汗截肢回国，政府在2010年聘请霍普金斯大学应用物理实验室负责管理该武器的开发，费用为3500万美元。
“商业上的可用性严重不足，”管理该军事项目的医生、退伍军人杰弗里·S.F.林上校(Geoffrey S.F. Ling)当年对《巴尔的摩太阳报》(the Baltimore Sun)说。“我们也把标准定得很高。我们想让他们重获新生。”
从那时起，McLoughlin和研究人员已经积累了3000个小时的使用经验，并对指导其运动的技术进行了微调。当被截肢的手臂被要求想象特定的动作时，放置在手臂周围的传感器会检测肌肉的运动模式。一旦建立了一个模式，就可以将它分配给一个动作;收集到的图案数据越复杂，动作就越逼真。
“这几乎比正确的上色更重要，”物理实验室的研究人员之一鲍比·阿米格(Bobby Armiger)说，截肢者需要尽可能模仿人体动作的义肢。
这种思想控制的机器人运动在过去已经实现。在军事研究机构赞助的一个较早的项目中，杜克大学(Duke University)的研究人员教猴子仅通过思想来操作机械臂，但这是通过在它们的大脑中植入电线来实现的。在另一项研究中，芝加哥康复研究所的一名患者能够通过连接在他胸部肌肉上的传感器来操作手臂，手臂神经被移植到了他的胸部肌肉上。
但霍普金斯大学的研究人员说，模块化假肢项目超越了这两者，因为它不需要植入任何传感器，而且，就像伯克的情况一样，甚至不需要手术。
其他项目还包括为瘫痪患者制造一种思想控制的全身外骨骼，以及制造一种可以将切断的神经与机械肢体融合的物质。
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经过六年的研发，研究人员表示，他们已经准备好将这项技术投入使用。除了伯克之外，另一位患者也将很快配备意念控制装置——一位西弗吉尼亚州的男子，他将和Chi一起出现在即将播出的哥伦比亚广播公司“60分钟”节目中，专门介绍这一突破。
但是给更多截肢者这样的机会还存在障碍。
首先，这项技术相对未知，肘部以上截肢的潜在患者数量很少，很少有人意识到这是一种选择。伯克直到去年1月才知道，当时她的父亲看到了杂志的专题。但仅仅一年之后，她就有了自己的版本。
迟说，他每隔几个月就会收到一些感兴趣的患者的来信，每年都会获得一些。最近的电话来自加利福尼亚和亚利桑那州，但跳上飞机与Chi、McLoughlin和他们的同事一起工作几周并不是那么简单。McLoughlin说，匹兹堡大学和沃尔特里德国家军事医疗中心正在对患者进行假肢技术的测试，帕萨迪纳的加州理工学院很快将招募更多的患者。
大多数截肢者Chi说，她需要接受伯克不需要的神经手术，但如果她的病例有任何教训，情况可能会改变。
“这将改变所有创伤外科医生的游戏规则，”Chi说。
迟说，如果更多的医生在截肢手术中多花几分钟时间将神经重新连接到肌肉上，那么之后的手术就没有必要了。它还可以帮助患者避免在神经分离时可能发生的幻肢疼痛。伯克不需要假肢的事实意味着她将比其他情况下至少提前6个月得到她的假肢。
然而，这种假体本身的商业生产成本仍然高昂。他们的目标是将每只手臂的成本降低到3万美元以下，但目前还远远达不到这个目标。麦克洛克林说，研究人员正在探索是否可以由慈善组织或非营利组织来支付生产费用——“这不是为了寻求投资回报，而是为了我们的士兵和其他需要肢体的人的利益。”
研究人员表示，在他们继续改进设备的同时，他们终于达到了实现工作目标的目标。
McLoughlin说:“我们将继续开发这项技术，但现在我们能够专注于真正重要的部分。”
伯克的漫长旅程始于14年前，当时一个八月的夜晚，在宾夕法尼亚州中部的一家酒吧外，一位关系疏远的朋友质问她和她未来的丈夫。这名男子枪杀了她和她的同伴，然后自杀了。
当她等待医护人员时，她甚至感觉不到手臂的疼痛，但可以闻到血和火药味。她说，她的一侧，靠近肘部和腹部的地方，被炸开了。
当她在医院醒来时，起初她不知道自己受伤的严重性。由于无法动弹，她看不见自己的手臂不见了，也感觉不到。
“你应该上‘奥普拉脱口秀’，”伯克回忆说，一位医院工作人员对她说。“我说，‘为什么?’她说:‘因为你失去了胳膊。’”
现在，她谈到要去拜访那些救过她一命的医生，分享她获得新肢体的机会。尽管她过去经历了悲剧，但她并不认为自己是受害者。她说，她只关注未来的可能性。
“这是我14年来最接近双手的一次，”伯克说。“给它打个价签。我不能。”
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(c)2012年《巴尔的摩太阳报》
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