假肢技術(shù)在很多方面取得了讓人吃驚的進(jìn)步，但假肢的功能仍然十分有限。當(dāng)一個(gè)殘疾人將假手或假腳從身體的柔軟的表面拆下，盡管這個(gè)過程十分順手，在這位殘疾人是心理，這些假肢不過是身外之物，需要集中注意力去控制；這都不是什么不可說秘密。為了將假肢各種假肢能以正確的力度和信心安裝好，我們必須將假肢植入人體，讓假肢真正成為人體肌肉骨骼系統(tǒng)的一部分。皇家國立骨科醫(yī)院的研究人員研制出了一種人體種植體，該種植體就是一種特殊接口，能讓假腿直接與人體內(nèi)骨骼系統(tǒng)接駁。

 大角羊用頭頂?shù)慕窍嗷プ矒纛^部時(shí)的撞擊力能超過3400牛頓，想象一下，如果大角樣或者身體碩大的麋鹿要是用角開格斗，但他們的角在頭部連接處的面積只有茶杯和背帶大小，沒有一只大角羊或麋鹿能贏得異性。假肢設(shè)計(jì)者已經(jīng)了解此情況，并且最終著手開展早就應(yīng)該進(jìn)行的工作。一項(xiàng)名為“骨整合”的技術(shù)被多名研究人員研發(fā)出來，骨整合技術(shù)原本是將鈦種植體植入手臂骨骼的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的前景在于：只要骨-鈦種植體能保持性能穩(wěn)定，那么上覆蓋肌化、安裝感應(yīng)器和神經(jīng)電動(dòng)機(jī)控制裝置都能被安裝到這個(gè)機(jī)器-生物組織上。

 將假肢做得足夠強(qiáng)壯至足以支撐人體行走，這并非研究人員的主要設(shè)計(jì)目的，研究人員要將多種技術(shù)運(yùn)用到假肢上。奧斯卡·皮斯托留斯(譯注：即殘奧會(huì)短跑冠軍，被人稱為“刀鋒戰(zhàn)士”)依靠“飛毛腿”假肢取得成功，“飛毛腿”假肢也因此廣泛為人所知；這一情況表明植入體的物質(zhì)不是限制設(shè)計(jì)和性能的因素。要正確地將“飛毛腿”假肢安裝到人體，并達(dá)到能到奧運(yùn)會(huì)奔跑以及能緩沖后座力的程度，整個(gè)安裝過程要幾個(gè)小時(shí)。要是穿戴“飛毛腿”假肢時(shí)間稍長一點(diǎn)，即便沒有攜帶任何物品，也會(huì)感到不舒服。奧斯卡·皮斯托留斯現(xiàn)在的知名度下降以及其他原因，他再次參加比賽時(shí)，將無法得到理想的植入體假肢。

 皇家國立骨科醫(yī)院最近進(jìn)行了一次假肢醫(yī)療試驗(yàn)，該假肢被稱為“骨內(nèi)植入假肢”（ITAP），由斯坦莫爾植入體公司研制并命名。斯坦莫爾植入體公司研制“骨內(nèi)植入假肢”的想法來自與《解剖學(xué)》雜志上的《突破皮膚限制的自然界答案》的文章，該文章描述了某些哺乳動(dòng)物是如何骨骼-皮膚接觸面的方式，骨骼-皮膚接觸面就是人們所知的動(dòng)物頭上的角。研究人員對20只馬鹿的角骨的皮下組織進(jìn)行了解剖，發(fā)現(xiàn)馬鹿的骨角為多孔形態(tài)；這種多孔形態(tài)讓骨角周圍組織能長入骨角內(nèi)，緊緊地將骨角固定住。

 如果不能抵擋細(xì)菌和病毒的侵蝕，再堅(jiān)固的生物組織軟-硬結(jié)合面遲早都會(huì)脫落。眾所周知，只要皮膚發(fā)生破損就會(huì)有被感染的危險(xiǎn)，即便是破損發(fā)生在指甲下面這樣的干燥區(qū)域也不例外。像牙床和眼睛這樣的潮濕接觸面，需要有極強(qiáng)的適應(yīng)能力和免疫監(jiān)視來避免感染。通過模擬角骨結(jié)構(gòu)，研究人員設(shè)計(jì)出了一種新型植入體，該植入體能在與更深層次組織接觸的表面形成一個(gè)密封面，從而避免感染細(xì)菌和病毒。

 鈦金屬骨骼植入體采用特殊涂層，以提高接觸面積和粘附性，并使用羥磷灰石進(jìn)行表面處理，羥磷灰石是形成骨骼的主要骨質(zhì)成分。成纖維細(xì)胞是一種生長在骨質(zhì)表面的細(xì)胞，其分泌的膠原能提高皮下組織的強(qiáng)度和彈性。“骨內(nèi)植入假肢”有一個(gè)長度為40毫米的鈦合金銷（Ti6Al4V），在皮下與骨骼固定面接觸的表面，表面涂層為羥磷灰石；在鈦合金銷皮上部分，為了防止細(xì)菌滋生，外表面采用類鉆涂層。在外部傷口處，使用了一項(xiàng)被稱為“有袋化”的技術(shù)（類似于有袋動(dòng)物的皮囊）。在皮膚上開一個(gè)環(huán)形切口，切口邊緣被表皮覆蓋。如果體內(nèi)的成纖維細(xì)胞沒有受損，表皮細(xì)胞就不會(huì)沿著植入體的軸長入體內(nèi)，讓植入體的密封口受損。

 斯坦莫爾植入體公司的主要業(yè)務(wù)為因?yàn)槭軅虬┌Y而導(dǎo)致骨損傷的病人進(jìn)行內(nèi)修復(fù)。斯坦莫爾植入體公司設(shè)計(jì)的植入體設(shè)備運(yùn)用了羥磷灰石材料，能很好地控制創(chuàng)口處的骨骼生長，使其在骨移植設(shè)備市場占據(jù)了一席之地。除了研發(fā)新型“骨內(nèi)植入假肢”，斯坦莫爾植入體公司還研發(fā)了一種可延伸骨骼假體，這種骨骼假體看起來像是太空時(shí)代的才有的產(chǎn)品。下面的視頻展示了可延伸骨骼假體在植入人體長骨骼之后的運(yùn)行方式，該骨骼假體采用12000：1的整體抑制驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器被外部旋轉(zhuǎn)磁場的遠(yuǎn)程力量以電磁方式拉長，無需進(jìn)行額外手術(shù)或麻醉。 

距永久仿生種植體只有一步之遙

 在被植入人體體內(nèi)的初期，直接與人體骨骼連接的設(shè)備如果出現(xiàn)過載情況，會(huì)自動(dòng)脫離，這看起來像是穿了一只滑雪靴。一旦植入設(shè)備處于崩潰模式或失效模式，例如被植入者發(fā)生摔倒的情況，植入設(shè)備將在設(shè)計(jì)好的可控易損點(diǎn)脫離。這種設(shè)計(jì)方式還能讓被植入者很方便地更換植入體。對所有植入體進(jìn)行了嚴(yán)格測試，結(jié)果顯示所有植入體均能與被植入者的身體完全一體化，這說明被植入者的肢體被截肢后，仍然有幻肢感。如果被植入者在上床睡覺前脫下了植入體，他們得想一下，植入體（假肢）拿著的的高爾夫球棒或者弩是不是還沒放下。在設(shè)計(jì)者制造永久性骨結(jié)合植入體之前，必須將原來肢體上的全部肌肉和神經(jīng)組織的分布方式融合到植入體上，需要較長的時(shí)間才能達(dá)到這樣要求。

 但這絕不是說我們最終無法見到利用生物技術(shù)制造的其他種類植入體。例如，干細(xì)胞或像其他成骨蛋白這樣的生長要素也在肢體再生方面起到了重要作用。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)人類身體有一定的肋骨再生能力；一個(gè)病人在接受CT掃描檢查時(shí)，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)該病人6個(gè)月之前斷了8厘米的骨頭和1厘米的軟骨又重新長出來了。通過在肋骨軟骨膜周圍植入干細(xì)胞，有可能重新長出可移植到四肢上的骨骼。

 真正的鹿角的生長過程包括軟骨階段和膜內(nèi)骨化階段。在胎兒發(fā)育階段，骨骼生長經(jīng)歷了兩個(gè)階段，這是人所周知的生物知識。而對于鹿類而言，鹿角的生長和鹿角絨毛層的脫離受到鹿類身體里的睪丸素在一年里的變化的影響。但激素并非影響鹿角生長的全部原因，還有其他因素的變化過程有待發(fā)現(xiàn)。其他動(dòng)物身體長出獨(dú)特骨質(zhì)器官的方式也應(yīng)當(dāng)給予關(guān)注。例如，最近研究人員發(fā)現(xiàn)獨(dú)角鯨的牙齒實(shí)際上不是牙齒，而是一種長在他們前額上的角。

 面部解剖學(xué)常被視為打開生物進(jìn)化之謎的鑰匙。同樣的基因，甚至非基因因素，都會(huì)導(dǎo)致鯨類的鼻子進(jìn)化成呼吸孔，有可能與鯨類的角和牙齒變化有關(guān)，也有可能還無聯(lián)系。從這一點(diǎn)來看，可以做出一個(gè)這樣的判斷：如果動(dòng)物的身體上要長出某種器官，其體內(nèi)要做好接受這種器官的準(zhǔn)備。對于大多數(shù)需要進(jìn)行植入骨移植設(shè)備的人而言，他們的植入體不是神奇的假肢，而是在斷肢上系上外置電子設(shè)備。

 帶著谷歌眼鏡的人開始只需要一個(gè)簡單的螺紋孔或一個(gè)雙頭螺栓就行了，但隨后他們將需要更多的設(shè)備才能使用谷歌眼鏡的功能。最終，我們看到有人在身上植入一個(gè)不會(huì)發(fā)生排斥的雙頭螺柱，并覆蓋了一層柔軟的絨毛皮膚，看起來像是一個(gè)刺青。有人就會(huì)意識到這層絨毛皮膚會(huì)隨著人體內(nèi)的雄性技術(shù)的變化而脫掉。