多自由度肌电假手长期临床评估：性能、局限与应用前景

为解决多自由度肌电假手（MPHs）实际应用受限问题，研究人员开发 5 指 MPH 并试验，发现其任务能力提升但控制可靠性下降。

　　在科技飞速发展的当下，机器人和传感器技术取得了显著进步，这使得肌电假手（myoelectric prosthetic hands，MPHs）迎来了新的发展阶段。如今，具备多个自由度和更高功能的 MPHs 不断涌现，它们能为上肢缺失的患者带来更多的便利和希望。然而，理想很丰满，现实却很骨感。这些功能强大的 MPHs 在实际应用中却面临着诸多挑战，比如实际应用案例较少，很多潜在的问题还未被完全发现，这就限制了它们真正融入患者的生活。为了深入了解 MPHs 的实际表现，探索其更广阔的应用前景，来自东京电机大学（The University of Electro-Communications）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《Cyborg and Bionic Systems》上，为 MPHs 的发展提供了重要的参考。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：一是开发了一款 5 指驱动且具有模式识别功能的 MPH——BIT-UEC-Hand，详细设计了其硬件和软件系统；二是通过长期临床试验，对 2 名上肢缺失患者进行了约 3 个月的应用测试，采用任务评估和问卷调查等方式收集数据。

研究结果

1. 任务评估：采用上肢功能测试（Upper Extremity Function Test，UEFT）、箱框测试（Box and Block Test，BBT）和大栓拉拔测试（Large Peg Pull Test，Peg）对 MPH 性能进行评估。UEFT 结果显示，参与者 A 在使用多自由度 MPH 时，第二次试验就获得了较高分数，表明其能快速熟练使用；参与者 B 经过 80 天训练后，在 UEFT 上超过了参与者 A 的记录。同时，研究发现使用 4 种运动模式时的测试分数低于 3 种运动模式，这意味着多模式控制可能对速度和控制精度产生负面影响，原因可能是肌肉收缩强度、技术变化以及模式数量增加带来的复杂性等。
2. 问卷调查评估：使用手臂、肩部和手部残疾评定量表（Disability of the Arm, Shoulder, and Hand，DASH）和额外问卷进行评估。DASH 结果表明，使用 BIT-UEC-Hand 在工作场所的残疾程度改善比在日常生活中更明显，这可能与参与者单手截肢，日常生活很多活动可由非残疾手完成有关。额外问卷则揭示了当前模式识别控制的局限性，如可用运动数量有限，参与者需要频繁重新学习，且不同参与者对重新学习的负担感受不同。
3. 5 指功能评估：研究认为 BIT-UEC-Hand 在实现多种手部运动方面有一定优势，但也存在局限性，如手指运动范围、手型以及可区分模式数量的限制。不过，在稳定抓握方面表现出色，参与者能通过多手指稳定抓握各种物体。此外，通过额外任务验证，发现该假手在执行如在狭窄空间抓握、折叠毛巾等动作时具有优势，这些动作是单自由度 MPH 难以完成的。

研究结论与讨论

本次研究开发的 5 指 MPH 经 3 个月临床试验发现，随着运动数量增加，可执行任务数量增多，但控制可靠性下降。参与者 B 在约 80 天的家庭使用后，在 UEFT 上超过了传统模式识别控制 MPH 用户参与者 A 的记录，这挑战了以往认为掌握模式识别控制 MPH 需要大量训练的观点。问卷结果表明，MPH 在减轻工作场所残疾方面可能更有效，这对日本目前普遍提供单自由度 MPH 的公共支付系统提出了挑战，暗示需要重新考虑为残疾人提供更具功能多样性的 MPH，以确保平等的职业机会。然而，研究存在样本量小、评估中心不同等局限性。未来研究应增加样本量，在相同时间点使用一致方法进行评估，同时探索其他模式识别控制方法，进一步优化 MPH 性能，推动其在临床中的广泛应用，为上肢缺失患者带来更好的生活体验。