| 金属长皮肤：假肢有了真实感 |
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| 科技日报 2006-07-24 |
科幻电影中，我们常常会看到这样的镜头：主人公身体的某个部位丧失功能，一位顶尖的科学家会为其装上机械假肢。假肢与人体完美结合，表面看来与常人无异，却能使人拥有强于普通人类的超能力。现在，实现这种超能力或许已经不再是梦想。
日前，英国伦敦大学生物医学工程研究中心的研究人员开发出一项革命性技术，它促使皮肤组织在金属植入物上生长，这有可能将只能在电影中看到的镜头变成了现实。
―――专家观点―――
周广东（上海组织工程研究与开发中心副教授，973计划“组织工程技术修复关节软骨全层缺损”子课题的负责人）：
人造金属关节、肢体植入人体后往往会产生排斥反应，植入面容易造成感染，对患者自身的健康构成极大威胁。英国的这一技术可以使皮肤组织在金属表面生长，这样植入组织与人体就能实现更好的结合，增强界面愈合功能，使仿生肢的实用功能更好的发挥。
人体器官的构成极为复杂，先是由细胞构成组织，组织再组成器官。人体器官要想发挥作用，要由器官内不同的组织协同工作，需要有血液供应，同时也要由神经源对其功能进行统一协调。因此，要想对人体器官进行完整意义上的复制，即不只是外观复制，也包括功能复制，还有很多艰苦的工作需要去做。
―――技术解读―――灵感来自鹿茸和疣猪牙
科学家们通过观察发现，生活在巴布亚新几内亚的疣猪皮肤下的骨骼结构与暴露在外的骨骼结构截然不同，有很多细小的毛孔，皮肤内层就同这些小孔相连。于是他们依据这一原理对金属植入物的外形进行了详细设计，在皮肤和小孔下面增加一个凸缘，皮肤组织就更易于在金属植入物周围生长。金属植入物其实就是一根特制的钛合金棒，一端固定在骨干，另一端穿过皮肤。实现了金属与皮肤、骨骼的完美结合。
更强的实用价值
这项技术已不是简单的整容产品，它包括由神经脉冲控制的仿生肢应用，可以使假肢更强壮、更有用，因此具有更强的实用价值。通过将人造肢连接到骨骼上，这种金属植入物会让患者拥有更真实的“感觉”。因为假肢安装在骨骼上，而不是绑在或固定在四肢的残余部分，用起来就更加舒服，因压力造成痛苦的可能性不大。
可喜的实验效果
金属和皮肤之间的感染问题一直是仿生领域无法突破的瓶颈，这项技术发明很好的解决了这一问题，将有可能使更多的人从中受益。
目前，科学家已将这一技术在人体上试用。其中包括两位在伦敦“7?7”恐怖袭击事件中丧失双臂的幸存者。而在所有实验者中，一位已截肢10年的患者在植入的假肢的帮助下，已经可以用钢笔写字。
―――仿生前沿―――
金属上长皮肤，是仿生人领域中的一个重要技术跨越，但就目前的仿生水平来说，要想对人进行整体仿生，制造出与真人的生理功能完全等同的完整的仿生人还有很大难度。因此，仿生人技术在现阶段更多的是对人体某部分器官的功能复制。
在今年举行的美国实验生物学会议上，仿生学领域的专家们为我们展示了最新的研究成果。
复合手指假体：由美国拉特格斯大学的威廉?克瑞斯博士发明。该假体利用骨骼肌肉的信号传递原理，将人体和机械进行全新的相互融合。这一技术使用现有的神经通路来控制由个体电脑驱动的机械手。它可以在患者的肘部下面接入其手臂的断端。经过短时间的训练后，接受移植者就可以像控制其本身的手指一样自由支配机械手的活动。
仿生眼：由斯坦福大学眼科系及汉森实验物理实验室的丹尼尔?普兰克博士领导的小组设计完成。这种眼睛实际上是一种视网膜修补系统，使用钱夹大小的计算机处理器来操纵植入视网膜的3毫米感光芯片以及一个微型摄像机。这套系统可以用于患有视网膜系统疾病的眼科病人，它能刺激视网膜细胞感知图像。该设计最终实现的视觉敏锐度足以认清人脸和大号字体。
人造手腕：爱荷华大学生物医学工程、整形及复原研究的专家古卢斯兰德博士目前正在研究肌肉骨骼解剖学结构和生物力学的模型。这一研究一旦成功，将有可能帮助患有关节炎和其他疾病而丧失活动能力的人进行人造手腕移植，从而提高他们的生活质量。
―――未来展望―――
今天，当人类面对自己在仿生领域所取得的点滴成绩时，已经可以站在一定的历史高度，去合理展望它的未来。我们有理由相信，在不久的将来对单位独立人体器官完整意义上的复制一定会成为现实。而当某一天，我们可以对人体的全部器官进行复制时，我们也就可以整合成真正意义上的个体仿生人。曾经只能在影视剧中看到的场景将真实地发生在我们的生活中。
如果让我们将想象的空间继续扩展的话，那么拥有与人类同样的智慧甚至是强于人类体制的仿生人将可能够代替人类去执行危险系数极高的工作。
但是，目前这一切还只是想象，在实现这个目标的道路上，我们必须一步一个脚印，踏实前行。
■新闻缘起
据《泰晤士报》七月三日报道，英国科学家日前成功开发出一项能使肌肉与金属植入物结成一体，但又不会引发感染的技术。该技术克服了现代医学面临的最大挑战之一，从而令仿生肢成为现实的可能性大大提高，是仿生人发展历程中极重要的一次跨越。
■链接
国内仿生技术发展现状
仿真下颌骨：2001年12月31日，世界上首例采用数字信息技术进行的仿真下颌骨植入术在西安获得成功。来自甘肃的患者李某术后两个多月面部外形即修复如初，种植牙完全能够承受自然咬合力。
仿生人耳赝复体：2002年初，采用数字信息技术研制的仿生人耳赝复体，成功地应用于一位因外伤致右耳缺失的患者身上。这项成果由上海交通大学、第二医科大学附属第九人民医院和精技机电上海公司三者携手研发，被誉为我国颌面赝复体修复治疗领域的一大突破。
人造耳手术：2005年，广州市第二人民医院完成了国内首例骨整合人造耳手术。医生在患者的外耳开出一条隧道后，把畸形的听小骨拿出来，装上人工听骨，接着再造一个中耳腔，植入人造骨膜，然后把钛钉钉入患者耳廓处的骨头，等钛钉和骨头整合好后，在钛钉上镶入用硅胶树脂做成的“耳朵”。
上海第二医科大学附属第九人民医院口腔医学院口腔修复科张富强教授认为：“人造器官植入手术的顺利进行需要多领域通力合作。”他举例介绍，2002年他参与的一例耳部修复手术，就是采用计算机辅助设计和制作新技术对患者的耳部结构进行了极为精确的分析，即采用螺旋CT断层扫描患者正常的左耳外形，获得相关数据后再由计算机进行数字信息技术处理，最后用生物材料对原形加以复制，设计出了仿真度极高的耳朵形态。
“就口腔医学赝复治疗领域来说，已经可以进行耳朵、鼻子及颜面部缺损的赝复修复工作。修复体一般采用种植固位的方式，但目前赝复治疗技术在形态学方面趋于完善，通俗一点说就是能满足视觉美感，而要想真正达到对其功能的完全复制，还有很多工作需要去做。国际上在这一方面也是处于摸索阶段。”
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