醫學

集思廣益造義肢

一位工程師在伊拉克戰爭中不幸失去手臂後,與設計師、發明家組成線上社群,共同努力為截肢患者打造更好的義肢手掌與手臂。

撰文/柏宜金(Sam Boykin)
翻譯/周坤毅

醫學

集思廣益造義肢

一位工程師在伊拉克戰爭中不幸失去手臂後,與設計師、發明家組成線上社群,共同努力為截肢患者打造更好的義肢手掌與手臂。

撰文/柏宜金(Sam Boykin)
翻譯/周坤毅

重點提要

■急救醫學的長足進步讓許多戰場上的士兵逃過一死,卻帶著重大傷殘返回家園。
■由於市場太小、研發費用過高,手臂與手掌義肢的進步一直很緩慢。
■開源碼義肢計畫採取「開放原始碼」的硬體設計概念(這種做法在研發以線上社群為基礎的軟體已經行之有年)來設計價格低廉的義肢手掌與手臂,希望能夠維持需求量不高的市場,並免費提供設計給任何有需要的人。

庫尼洪(Jonathan Kuniholm)是美國海軍陸戰隊後備軍人。在被派往伊拉克作戰之前,他與另外三名朋友在北卡羅來納州合開了一家研發公司「塔科設計」(Tackle Design)。這四個人曾經在北卡羅來納州立大學一起修過工業工程,憑著年輕人的滿腔熱忱,他們希望這個羽翼未豐的公司能製造有趣又能助人的產品,而不僅是為了賺錢而已。他們與發明家合作製作過不少產品,包括一款可以固緊鞋帶的塑膠鎖扣原型,以及內嵌發光二極體的釣餌。他們也與母校的醫學工程師合作,研發微創機器人手術所使用的工具。


然而在公司步上軌道前,庫尼洪被派往伊拉克。幾個月後,在2005年元旦那天,他與另外35名海軍陸戰隊員,在巴格達西北的幼發拉底河沿岸的哈迪塞水壩附近遭遇伏擊。由於數小時前當地有叛軍對著在水壩巡邏的快艇開火,他的排正在搜索該區域。正當他們包圍一處可疑的地點時,一枚藏在橄欖油罐裡的土製炸彈突然爆炸,炸彈碎片撂倒了整排士兵,庫尼洪也被炸飛出去。過了一會兒他恢復意識,發現他的M16步槍被炸掉一半,而他的右手臂從肘部以下幾乎被截斷。海軍陸戰隊員隨即與叛軍陷入猛烈交火,庫尼洪只得自己逃出險境。他的戰友呼叫空中救援,將他送往巴格達附近的醫院,由外科醫生替他殘破的手臂實施截肢手術。


返回北卡羅來納州後,庫尼洪先在杜克大學醫療中心接受多次外科手術,康復之後,他拜訪了華特里德軍事醫學中心,那兒的醫生準備了兩種可以替代手掌與前臂功能的義肢。第一種是傳統的雙鉤式義肢,由兩個相對的手鉤組成,使用者運用肩膀或手臂的力量,帶動一套線束與鋼索系統,將手鉤打開或關上(見95頁圖)。第二種則是較為先進的肌電義肢,利用電子裝置偵測肌肉輕微收縮時產生的神經訊號,經過放大後帶動機械結構,使用者收縮上臂肌肉,便可以將義肢手掌的鉗腳握緊,而放鬆肌肉鉗腳便會打開。


這兩款義肢都是當時最先進的設計,但是回到北卡羅來納州後,庫尼洪與塔科設計的同事非常驚訝於義肢手臂研發進度的停滯不前,他們確信自己可以做得更好,於是這間小小的設計公司決定投身義肢研發。他們在網路上創立了一個義肢設計的技術情報交換中心,並命名為「開源碼義肢計畫」(OPP),目標是集思廣益、汲取有用的創新概念,免費提供更好的義肢設計給製造商。他們盼望除了像庫尼洪這種住在已開發國家、擁有豐富資源的人之外,世界上其他的截肢患者也能受惠。


停滯不前的義肢研發


諷刺的是,像OPP這樣的線上社群會引起社會關注的原因之一,是伊拉克與阿富汗戰爭所造成的大量人員傷亡。由於急救醫療已有長足進步,克維拉纖維製成的防彈背心也在戰場上廣泛使用,現代戰爭中傷兵的死亡率已經大幅降低,這聽起來是好消息,然而壞消息是許多逃過一死的退伍軍人,得帶著重大傷殘返回家園。


以總數來說,前臂截肢患者畢竟仍是少數,所以義肢市場非常難打入。庫尼洪等人進行義肢工業調查時,發現造成相關研發停滯不前的主因是缺乏利潤。根據美國截肢者聯盟的統計,有170萬美國人因為疾病或受傷而失去肢體,但是其中需要義肢手掌或手臂的人其實並不多。大多數截肢患者超過50歲,因為糖尿病或其他疾病而失去小腿或足部;失去手臂或手掌的約有10萬人,僅佔全部截肢患者的6%。傷殘的退伍軍人數更少,截至2007年底,伊拉克與阿富汗戰爭所造成的截肢患者約有700人,其中150人失去了至少一隻手掌或手臂。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第81期11月號】