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「你是我的勇氣」了解骨骼整合義肢

來源 : HEA 亞洲健康互聯整理
update : 2017/10/27
電影『你是我的勇氣』電影海報
【關於電影】

 《你是我的勇氣》改編自波士頓馬拉松爆炸案倖存者傑夫鮑曼(Jeff Bauman)的真實故事。2013年波士頓在「愛國者日」舉行一年一度的馬拉松盛事,傑夫鮑曼正在終點線附近等待女友,沒想到卻發生恐怖攻擊爆炸,讓他自此失去雙腿,他將當時事件的經過、受傷的心境、康復過程、重新振作的決心,和作家布雷特维特(Bret Witter)一起撰寫成書籍《Stronger》,而《你是我的勇氣》就是將他的感人故事搬上大銀幕。

波士頓恐怖攻擊爆炸事發當時,傑夫鮑曼雙腿受傷、坐在輪椅上的照片曾一度在全球瘋傳,他在醫院醒來後,因受傷無法言語,但仍保持堅強,提供警方關於爆炸案嫌犯的線索,成為警方快速破案的關鍵證人。不向命運低頭,樂天又堅強的個性讓他得以重新生活,充滿生命力的故事鼓舞了全世界,還被稱為「美國勵志哥」。本片不僅描述了傑夫鮑曼在波士頓爆炸的心路歷程,還有他與女友的愛情故事,兩人如何互相扶持,勇敢度過改變彼此生命的慘痛回憶。

這部電影讓人聯想到在戰爭中因傷而殘缺的士兵…

令戰士殘而不廢的福音:骨骼整合義肢

戰士在戰爭中因傷而有殘缺的情況,從冷兵器時代遭刀劍砍斷手腳,或進入熱兵器時代,肢體被子彈命中而需要截肢,在現代又由於爆裂物與地雷的盛行,使得失去肢體的方式更加多樣化,傷勢也更加複雜,然而由於醫學的進步,失去手腳的戰士往往都能從生存下來,並帶著傷疤逐漸康復,但破碎的身體卻讓他們無法重返戰場,甚至融入日常生活也出現障礙。

自古以來義肢的樣貌便持續演變,從簡陋木棍到木頭義肢再到鋁合金義肢等,都一再顯示人類想突破肢體殘缺後的限制,但即便是再好的義肢也不能免除對皮膚的損傷以及不適感,因此這讓科學家反思,是否有可能讓義肢成為傷患的一部分,永遠不需要移除,且真的作為人體的延伸,而這個答案似乎隨著「骨骼整合義肢」(Osseointegration,OI)的出現而有了解答。
 
目前於麻里蘭州「華特瑞德國家軍事醫療中心」(Walter Reed)工作的海軍博士佛斯伯格(Jonathan A. Forsberg)上校指出,骨骼整合的意思就是直接連結到使用者骨骼上的義肢,而不需要透過連接到任何軟組織上,這樣的義肢技術相較於傳統義肢而言有著諸多的好處,而醫療中心的骨骼腫瘤科已於2016年2月將其投入臨床實驗,並希望建立一座隸屬於國防部的轉診中心,以便讓就近觀察OI使用者情形以及回饋,倘若反應良好,OI義肢最終也將用以拯救那些在戰鬥中失去肢體的士兵。

除了佛斯伯格上校外,與他合作的還有陸軍博士波特(Kyle Potter)中校,波特對此比喻道,雖然兩個人都會共同進行研究並執行手術,但若認真的要將兩人任務分開來,佛斯伯格比較像研究員而波特則是臨床醫生,然而,他們所共同研究的OI技術到底從何而來,又為何OI技術被視為是未來義肢的潛力股,則必須要從90年代的歐洲開始說起。

OI義肢的源起、實用與擁有奇蹟的馬格斯先生
最初應用「骨骼整合」(OI)技術的是「Integrum」這家瑞典公司,早在約25年前就發展出了「截肢者復原骨骼整合義肢」(Osseointegrated Prostheses for the Rehabilitation of Amputees)植入系統,是能改善截肢者生活品質的極創新手段,該OPRA最早於1990年由Rickard Brånemark醫師執行成功,且迄今已有超過400名來自20個不同國家的病患接受過植入手術,臨床研究也顯示這項手術顯著改善了病患的生活品質。

臨床調查了51個接受膝蓋以下接受OPRA植入的個案,並在2年間(於2014年至今)統計高達92%的成功率,同時研究也顯示其OPRA植入能顯著提升義肢使用率、機動性、可靠度和病患生活品質。此外,於2011年的訪問調查時,曾有一名病患說了以下這段話:「其他的義肢控制了我的生活,而它就是我生活中的主宰,不可避免地,它影響了我的心情以及做事的興致,但現在OI義肢就是我的一部分,我不再需要受制於它,而是我在控制它。」

此後,Integrum也與Chalmers科技大學和Sahlgrenska大學醫院合作,開發出了能與病患骨骼、神經與肌肉實施結合的生化義肢,這是史上第一遭有經過臨床試驗證明,機械義肢能夠透過神經質入介面進行控制。

其中最著名的案例就是在2013年1月接受右小臂OI義肢的瑞典人:馬格斯先生(Magnus),這名42歲的男子是全世界第一名接受全新OI義肢的病患,相較於腿部移植,他移植的是功能更複雜的上肢,而擁有新義肢的他現在不僅能應付生活的大小事,還能開著貨車在瑞典、挪威與波蘭間奔波,正如普通的卡車司機一樣。

在術後三年的追蹤測試中,顯示電極連接能比傳統表面連接提供更高的精準度以及可靠度,且也較不需要顧慮肢體擺放位置以及環境因素,而這也表示肌電連接和感測器接受神經刺激的可靠性獲得了驗證。

為何OI義肢適合傷殘士兵?
相較於傳統需要以掛籃和綁帶固定的外掛義肢,OI義肢顧名思義就是將義肢直接鎖入骨骼內,免去外掛造成的不適以及鬆動,這個方式聽起來雖然很驚悚,但對於失去肢體的人而言卻可能是革命性的救星,因為使用傳統義肢的病患會因為流汗和悶熱的關係,導致義肢鬆動、破皮甚至有皮疹的出現,這些因素都使得病患必須斟酌義肢的使用時間,且傳統義肢也無法提供完全的生活能力。

對比傳統義肢,OI義肢具有三大優勢,第一是直接鎖入骨骼,因此不需要如傳統義肢一般需要軟組織和皮膚支撐,自然也免除了拉扯造成的疼痛或流汗造成的不適,第二是OI義肢賦予使用者更佳的空間感,不須受制於綁帶的角度,且裝置了OI下肢也能獲得更好的回饋與平衡感,第三則是能讓骨骼變得更強壯,由於走路時的動能會反饋至骨骼上,反而能讓骨骼密度增加。

除此之外,OI義肢最能造福的則是那些在戰爭中受重傷的士兵,因為他們通常有著「異位骨化」(Heterotopic Ossification)的現象,意即在肌肉組織中充斥著沙狀的骨骼碎片,根據統計,在戰區中負傷的士兵通常有63~64%有此現象,其機率為民間傷患的3倍。

這樣的傷勢常導致傳統義肢難以運用,因為殘餘肢體可能缺乏足夠軟組織,或者是夠堅固的軟組織以支撐,但直接鎖入骨骼的OI義肢卻免除這樣的困擾,即便沒有足夠的軟組織驅動接收器,也能直接將神經連結接收器以操作伺服馬達。

徹底取代傳統義肢的可能性
傳統仿生義肢主要分為兩大主體,第一是以吊籃服貼在截肢處,並以綁帶束緊以固定,第二則是將感測器黏貼/綁束在剩餘的肌肉上,讓電腦分辨肌肉的細微動作以驅動義肢上的伺服馬達,但這樣的表現往往會讓病人須要花長時間熟悉對應的肌肉,而穿著時間一長,汗水及運動的拉扯也會造成皮膚傷害與不適,對於醫師或病患而言都是不圓滿的結果。

但應用了「肌電植入物」(Myoelectric implants)的OI義肢卻徹底免除了這些困擾,除了上文提到的將連接端鎖入骨骼外,電極也將直接從骨隨處連接至對應肌肉與神經末梢,更精準的偵測大腦對肢體下達的命令,更重要的是它並不受環境與汗水影響,更不會造成任何不適,這點已經由馬格斯先生證實,自從接受手術以來,除非需要維修,否則他從不卸下自己的生化義肢,因為那已經被他視為是身體的一部分,而不僅僅是義肢。

此外,在佛斯伯格與波特進行OI臨床試驗前,2015年12月便已進行了一次方針會議,遠道瑞典而來的馬格斯先生便在會議上展示了OI義肢的能耐,也獲得了各委員的認同,而儘管OI義肢被認為是相當有潛力的科技,但在美國仍須經過一系列的臨床試驗才能證明這真的能在美國廣泛施作,進而造福傷殘士兵。

目前在臨床試驗中共有4名病患參與,2名使用OI上肢、2使用下肢,並分別使用兩家不同的產品,分別是是美商「捷邁」(Zimmer-Biomet)與瑞典「Integrum」製造,而這項試驗至少需費時5年,因此距離真正能見到傷殘士兵大量穿戴OI義肢尚有一段時間,更別提手術成本將比傳統義肢要來的高。

因OI義肢受惠的案例:軍民皆受惠

博德溫(Jay Baldwin)中士在2012年的一次任務中被IED炸斷雙腿,並曾經訂做過15雙義肢,但每一雙卻讓他飽受破皮之苦,然而在接受OI義肢之後,他不再抱怨義肢難用,而將其視為自己的一部分。

軍人因傷而接受OI義肢的例子,在此舉兩名參與阿富汗戰爭而失去雙腿的英軍士兵為例,第一名是博德溫(Jay Baldwin)中士在2012年1月31日的一次任務中,踩中了一枚隱藏極度良好的即造爆裂物(IED),巨大的爆炸力和破片徹底切斷了他的雙腿,甚至連在場的同伴也無法尋得他的斷肢,自此博德溫便注定成為一名截肢者。

此後,博德溫為了克服障礙也訂做了人工義肢,但即便在訂做了15雙後仍然不能滿意,因為固定籃讓他的截肢處紅腫甚至破皮流血,直到他自費飛往澳洲執行了OI義肢手術,而2015年2月18日就是博德溫重獲新生的日子,他終於能舒服的靠一雙OI義肢站立。

另一名則是在2010年於赫爾曼德省出任務時踩到地雷,導致雙腿必須截肢的史密斯(Clive Smith),儘管英國政府給他最佳的照顧,讓他有人工義肢可穿,並承諾在未來會移植OI義肢,但基於經費限制,英國防部一年僅能批准20名擁有此福利,然而等待者卻超過250位,飽受軟組織之苦的史密斯覺得被國家背叛,更讓他抵押房屋籌備了九萬英鎊飛往澳洲自費手術。
 

麻省理工學院的赫爾(Hugh Herr)教授因在一次山難中截去凍傷的雙腿,故開始全心投入仿生義肢的研究,在經過多年的研發後,他不但用OI義肢讓自己恢復行走的自由,更讓其他人能享受科技帶來的便利。

而將缺陷轉為優勢的案例則有麻省理工學院的赫爾(Hugh Herr)教授,他在年輕時的一場登山意外中因凍傷而截去了兩隻小腿,但這並沒有讓他感到沮喪,Herr全心投入於仿生肢體的研發,不但讓自己的行住坐臥毫無障礙,甚至還能模組化自己的雙腳,達成人類在攀岩上不可能做到的動作(比如將腳趾插入石縫中),而Herr的努力也讓其他人跟著受惠,一名於波士頓爆炸中失去左腳的芭蕾舞者,甚至能用全新的仿生肢跳起華麗的舞步,絲毫不受肢體障礙的影響。

以上的案例都只是OI義肢受惠者的一部分,且也驗證了OI技術已經成熟到能讓截肢者完美地處理日常生活以及工作需求,當然也能讓戰傷軍人重獲新生,倘若在OI義肢還能大幅降低成本,則未來世界也許就會如Herr教授所言的那般美好,那就是:「人體永遠不會有缺陷,有缺陷的是科技,因為科技的不純熟才導致了人體的缺陷。」
 
資料來源:Yahoo 電影
                   尖端科技軍事雜誌社