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假肢发展史

2021-11-25 18:16:29

  在科技发展日新月异的今天,许多科幻电影逐渐进入我们的视野,半人半机械的生化人,通过自主意识自由地控制机械假肢,来完成各种超常规任务。那么,现实世界中的假肢如何发展、又发展到什么阶段了呢?

  国外假肢起源:

  据相关假肢文献记载,国外有关假肢安装的记载最早出现在印度最古老的文献《梨俱吠陀》中,其中记载了一位女战士在战斗中失去一条腿后,神灵送给她一条铁腿,使她能够重新奔跑。

  而关于假肢安装更为确切的例证由西方史学界的“历史之父”希罗多德(公元前484—前425年)记载。书中记载波斯军队入侵希腊之前,斯巴达人曾抓到在希腊军中担任占卜师的赫吉西斯特拉图斯,用夹具夹住他一只脚后,将他投入监狱准备处死。为了活命,赫吉西斯特拉图斯用刀子,割去那只脚的前半部分,顺利逃出监狱。后有幸获得一只特地制作的木脚,靠着这只木脚,他参加了公元前479年的普拉蒂亚战役。

  国内假肢起源:

  《左传》中《左传·昭公三年》记载:“国之诸市,屡贱踊贵,民人痛疾。”其背景是春秋时代的齐国国相晏婴,很不满齐国滥施肉刑,于是委婉地对齐景公说:“齐国境内,鞋子很便宜,假肢却很昂贵。”从这篇文献可以推断,在春秋时期假肢就已经出现了。

  另一则史料记载战国著名军事家孙膑遭到师弟庞涓的诬陷,惨遭“膑刑”(剔除膝盖骨),无法行走。后来孙膑在友人禽滑厘的营救下回到了齐国,为了使自己不过于依赖别人,孙膑为自己设计了一对假肢。这也反映了战国时期人们已经尝试制造和使用假肢。

  最古老的假肢实物:现今发现的世界上最古老的假肢可追溯3000年前古埃及一个贵族墓地女性木乃伊右脚拇趾上的假脚趾,该脚趾由亚麻线连接木头与皮革制成。研究人员发现,假脚趾上有明显的磨碎痕迹与裂缝,关节处可弯曲,大小也曾被多次调整,以适合佩戴者的脚。据此推断出该假肢脚不是死后装上的,而是生前用来行走的。不仅体现了身体完整对人类的重要性,还显示出古人已经掌握了复杂的假肢技术,用来弥补生理上的残疾。



古埃及木乃伊拇指上的假脚趾


  人类历史上最早的人腿假肢于2007年10月在中国新疆吐鲁番市胜金乡金店墓地发现。该假肢采用复合材料制作,其主体用一块厚榆木板(也疑似为桦木板)加工而成,上半部分为固定板,其长度与墓主股骨长度一致,固定板两侧各有7个穿孔,孔中还残存皮绳,木板上部和边孔皮绳均有磨损痕迹。由此可推断墓主生前通过固定板穿孔用皮绳固定于大腿上,从而达到行走目的。后经严谨的科学考证,推断出此人腿假肢距今已约有2300年历史,比罗马卡普阿腿早了数百年。

  




  假肢技术发展

  假肢技术停滞期:

  从公元前8世纪中叶至11世纪,假肢工艺在很长时间里都没有太大的变化,通常都只是某个姿势的模型。比如,公元前218年—前210年布匿克战争中,罗马共和国将军Marcus Sergius安装了铁制假手,该假手只能支持他的护盾。对于贫苦平民和农奴,糟糕的经济条件使得他们只能借助最简陋的工具尽量代偿失去的运动功能,这在低地文艺复兴画家老彼得•勃鲁盖尔1568年所绘的《乞丐》文艺作品中有所体现。画面中失去双腿的乞丐,用木棍和绳子做成高跷式假肢拄着行走,这是那个时代最常见的肢体替代品。

  

低地文艺复兴画家老彼得·勃鲁盖尔1568年所绘《乞丐》


  文艺复兴对假肢技术的推动:自15世纪后,欧洲文艺复兴运动推动了手工艺和锻造技术不断提高,机械结构假肢开始出现,其中不乏惊人的巧妙设计。比如,著名德国“刚手格茨”骑士,其在1504年的一场战争中失去了右前臂,当时24岁的格茨请人为自己制造了一套金属假肢,这套假肢采用了一系列防倒转的棘齿控制“手指”等部位,帮他继续漫长的军事生涯。

  


  另外,文艺复兴时期最顶级的假肢工艺代表,是由现代外科与病理学之父--著名的法国宫廷医生安布鲁瓦兹•帕雷所画的假肢设计草图,由金属和皮革组成,其齿轮、杠杆和铰链显然是钟表工艺发展应用于假肢部件设计和制造的结果,正是这些机械结构,假肢可被调成各种姿势。

  


  不得不提的是,15世纪到17世纪正式欧洲大航海时代,活跃在各片海域上的海盗是当时最容易缺胳膊少腿的一群人,迄今大众艺术品中凡以海盗为主题,往往都会有一个戴着铁钩子假手的海盗。

  

迪士尼动画《彼得潘》里的胡克船长


  工业革命及战争对假肢的发展:18世纪60年代到19世纪40年代,英国进行了工业革命,促进了社会生产力的提高,尤其在维多利亚时代(1837年—1901年)的英国,假肢制作水准显著提升,有些制作精良的假肢每个关节都能活动,还能控制活动幅度甚至用指尖可完成某些细微动作。该时期还出现了可更换手头的工具手雏形。

  1800年,伦敦人James Potts设计的木质假肢又更近一步--脚踝处由钢制弯头结合,同时有暗线连接膝盖和足部,这可让使用者适应迈步。它后来的改进版因装在安格尔西侯爵的腿上,成为世界上第一条铰接式假腿,因此被称为“安格尔西假腿”。

  

安格尔西假腿


  到19世纪中叶,工具手除了接收腔,其与现代的工具手在原理上已经没有太大的区别。从古埃及最早的假肢算起,经五千年的发展,假肢技术到这一步才算聊胜于无。但当时能用得起价值的人大都是家室显赫的贵族,除欧洲外,历史上大部分地区都鲜有听闻假肢相关记载。

  


  自19世纪初开始,西方国家接连爆发大规模战争,从拿破仑战争到美国南北战争,直至第一次世界大战后,成千上万的截肢者促使假肢制造、装配成为一个有相当规模的行业,进一步推动了假肢技术的发展。组件化和大规模生产也起源于此时期。1920年《泰晤士报》报道称:“除了生命,肢体是一个人能为祖国做出的最大牺牲”。

  

沃尔特里德陆军医院正在护理的一战伤员



  20世纪上半叶的两次世界大战,强化了假肢在西方社会的重要性。著名导演汗考克曾说:“让一个残疾人重返工作岗位的意义仅次于拯救一条生命”。

  二战后,西方世界迎来了第三次技术革命,集成电路、合成材料、生物医学等相关领域的飞速发展让假肢技术产生了质的飞越。著名的例子--刀锋战士奥斯卡·皮斯托利斯,先天没有小腿腓骨,不到一岁时截肢,然而仅凭一双碳纤维假肢成为残奥会百米赛跑纪录保持者。以至于他想申请2008年夏季奥运会时,国际田联认为他的假肢比健全者的双腿更有优势,取消了他的参赛资格。

  

奥斯卡·皮斯托利斯在残奥会赛场上

 

  假肢技术与时俱进:20世纪50年代开始,传统假肢技术开始向现代假肢技术过渡。60年代,具有变革意义的组件式下肢假肢首次推出,并全世界推广;70年代,各工业发达国家相继推出各自的组件式假肢,完成了传统假肢产品向组件式假肢产品的过渡;80年代,大量新技术与新材料引入假肢,实现了假肢的钛合金化、碳纤维化和计算机智能化控制,这期间出现了智能关节和储能脚等产品;90年代后,下肢假肢技术更加完善,产品更加丰富。针对各类型的肢残人士制定了假肢产品分类标准,同时,更加完善和普及了碳纤维假脚、储能假脚等产品和如气液压、计算机控制装置等技术。还出现了新一代多连杆膝关节等新产品。21世纪,假肢技术突猛进,相关的理论更加的完善,相关的产品更加丰富多样。现在,假肢技术仍不断向全面提高截肢者生活质量,假肢制作智能化、信息化的方向发展。

  技术发展的今天,由最早的木头、铁质类假肢,到机械式的气液压假肢,再到智能假肢的发展,历经数千年,假肢技术还在不断发展中。现今,机器人技术和生物技术的结合,为假肢的发展又添一新篇章。2015年,在东京大学JSK机器人实验室读博士的孙小军,开创性地融合仿生技术与机器人科技,成功开发世界领先的智能电动假肢机器人。该产品搭载多种传感器感知用户动作;仿生学控制提供相应动力辅助行走,减轻用户疲劳,避免二次损伤;先端人工智能技术对传感器获知的步态数据进行深度学习,更好地感知用户意图和环境变化,自动调节假肢适应用户步态特征,帮助用户更轻松地更自然地行走。


  假肢比真腿还好用,难道科幻电影中的情景已经不远了吗?或许在并不久远的未来,人造肢体或许会让人具备更强大的力量,胜任更具挑战的工作--就像《蜘蛛侠》里的章鱼博士那样。

  

章鱼博士:“是在说我吗?”


  参考文献:1.《假肢矫形器部件的原理及应用》作者/蔡洪波.《小腿假肢装配》作者/汪波.

  2.本文彩色图片来源百度百科,黑白图片来源《假肢矫形器部件的原理及应用》作者/蔡红波.

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