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義肢狂想曲:高科技輔具的未來

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今年,台灣正式從「高齡化社會」邁進了「高齡社會」,也將會在2026年進入「超高齡社會」。而社會老化指數也從2016年的98.8%一路飆升,到了2061年
預估將會突破400%,亦即屆時65歲以上的人口將會是14歲以下人口的4倍。

老,不但是人生的必然,也是社會要面臨的一大難關。在一個進步的國家文化裏,老年人們即使年老氣衰,或是身受病痛殘疾之苦,他們的生活品質不應該受到身體局限;例如瑞典就有由老人組成的電競隊伍,和年輕人同台較量。但是在現今的台灣社會,還是對老弱者有著歧視的想像,認為他們應該蝸居在老屋小巷中,若出來活動,便「給人添麻煩」;這使得許多受生理限制的老人,即使心靈依舊敏銳,卻只能裹足不前,發出「廉頗老矣」之嘆─這不只是在個人生活實現層面上的可惜,而且就國家人力資源角度說,更是一種嚴重的浪費:畢竟在30 年後,那可能會是將近40%的台灣總人口。

善用科技 老殘也能不廢
於今年3月逝世、被譽為近代最偉大的思想物理學家霍金(Stephen William Hawking),在21歲時就被確診為「肌萎縮性脊髓側索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis,即漸凍症)」,行動能力隨著時間經過,一年比一年退化,但是藉助於專門客製化的高科技輪椅、電腦合成語音系統等,霍金不但可以持續教授課程直到身體再也無法負擔,還受邀赴世界各地去發表演講,甚至還多次客串影視節目演出。霍金的例子,無疑鼓舞著世上無數的不良於行者。

又如改編自真實故事的美國傳記電影《我要為你呼吸》(Breathe)中的主角─羅賓.凱文迪許(Robin Cavendish)罹患成人小兒麻痹症,頸部以下完全癱瘓,但在深愛他的妻子與家人的全心照顧下,主角不但堅強面對人生,還能在機器輔助呼吸下,以行動輪椅造訪與考察各處的重症治療中心,不斷為其他癱瘓人士的人生做出奮鬥與貢獻。

輔具,就是幫助人類超越人身肉體的限制,即使受到病痛折磨,完好無缺的心靈依然能夠得到解放的好幫手。

輔具進化 滿足新式需求
傳統型輔具除了輪椅之外,就是義肢。雖然作為「義肢/輔具」概念的基本款,總是給人一種低科技的印象,而且由於傳統型義肢必須「套」或「夾」在殘肢肉體上,立足基點往往不夠穩固,使得力量和動作靈活性都有所缺憾。為了從根本上改善這一點,近年來「植入型義肢」的技術已經逐漸成熟:將基底支點
透過手術嵌入到殘肢骨骼中,再將義肢裝置在基底上,在物理上能達成「人機一體」。這項技術是建基在1970年佩爾-英格瓦.布倫馬克教授(Per-Ingvar Branemark)以實驗證明的「骨整合現象」,穩定性是其他類型的輔具無法比擬的。缺點是必須經過相當規模的侵入性手術,復健期也長達半年到一年,對於殘肢的肌肉強度要求也高。

即使在純機械性的研究中,沒有像「骨整合現象」(Osseointegration)那樣根本上的突破性進展,對於義肢的基礎研究還是有實際的貢獻。

例如,包括許多世間頂尖學院的研究團隊都在推進的「人工義肢膝關節」,研究如何以簡單的部件在機械性上重現人體動作,配合日漸成熟的3D列印技術,將能造福廣大的第三世界國家─當地居民難以負擔高科技輔具,卻常因內戰、種族紛爭造成人員傷殘,而使輔具需求遠高於相對富裕的西方國家。

人機一體 念力移動義肢
義肢需要殘餘的肉體作為支撐,若是完全沒有殘肢留存又或是肌力不足,再好的義肢也無用武之地。突破這種想像的是一個新的系統,一個完全不需要基底殘肢的系統:腦波控制,也就是霍金生前正與科技公司合作開發的系統。它看似科幻小說的情節,其實早已進入了人體實驗階段,並運用在高科技義肢的開發當中,得到了相當的成果。所謂腦波,其實就是大腦活動時發出的電子訊號,本質上與電報、電話並沒有什麼不同,只要將之解讀成功,就能夠用以向機器發出指令,進入真正的「人機一體」境界,就宛如科幻、奇幻小說中用念力移動物品的高次元生命體般。

但腦波太過龐雜,雜訊又多,目前雖能做出幾個大分類,但細部解讀還是相當不容易;因此在實務的義肢開發上,還是以「神經讀取型義肢」更接近完成和量產階段。顧名思義,神經讀取型義肢是讀取特定神經訊號來移動義肢的類型:和腦波不同,特定神經有固定的工作和訊號模式,例如手部神經一旦接收到大腦發出的訊號,必定就是要移動手的,而這在解讀上顯得輕鬆不少。2014年,美國一名殘疾人士在人體實驗中接上這種神經讀取型義肢後,自兩邊肩膀處截肢長達40年之久的他,成功地以「想像」來移動義肢。這類型義肢的好處,是不必仰賴肉身的殘肢肌肉,便可以動作,也可說是半自律型義肢。但缺點是可能要做先導手術,讓必須讀取的神經重新接續到接近體表、容易讀取的軀幹處;另外,若是全身癱瘓型患者,由於脖頸以下(甚至以上)的神經已經失去了作用,就必須在接近大腦處植入晶片,才能夠讀取訊號。

新型義肢的倫理思考
義肢的發展一日千里,目前競賽用義肢甚至能夠使主人突破肉身的限制,攀上速度與力量的新巔峰。未來,甚至四肢健全的人可能也希望把肉身換成義肢,或不直接「換」掉,而是加裝意念操控型的義肢,變成「四臂人」。贊成方表示,這就像是醫美整型一樣,是個人的選擇;反對者則認為,這會造成有能力「改裝」的人,將拉開與不能的人的最基礎身體能力的差距,形成新型的社會不平等。

讀取人體的神經訊號再加以判讀既然有其限制性,另外一種研究方向因運而起,便是類似「完全自律型機器人」式的義肢。這種義肢內嵌智慧型晶片,套在患者殘肢上,還透過主動配合患者的身體動作,就能自行做出最適合主人的人體工學與行動方向的動作。這種義肢能讓患者完全不必意識到義肢的存在,能夠自然而然地行動;而動作上力求符合人體工學,甚至可以幫助主人的肌肉復健與強化,缺點是由於太過高科技,需要大量技術支持,以及密集調校動作精密度與慣性,才能完全適合主人的需求,否則將適得其反。這種義肢同時也使用了部分的神經讀取技術,但是由於主打「隨套隨用」,因此也就需要殘肢支撐,這就和傳統義肢有了同樣的限制。

啟動奇蹟 令病弱者重生
讓老、殘、傷、病者都可以恢復行動力,能夠倚仗己力在社會上生存下去,不再是社會、民眾的負擔,甚至還能再次對國家、對社會產生貢獻與利益─這便是誕生自右派國家理論的「社會福利」的核心概念。國家社會福利制度可不是什麼慈善事業,內在其實是非常功利計算的:與其讓一個人去照顧另一個人,不如想辦法讓那個人可以自己來照顧自己,即使那還是由國家出資補助,但畢竟省下了一個人的人工。事實上,近代國家社會福利制度的起源,其實就是來自於生平最計較功利損益的德國「鐵血宰相」俾斯麥(Otto Eduard Leopold von Bismarck)。

如果說,科技的進步真能使老人行動如常,使殘疾人士健步如飛,使重大傷病患者重新回到社會,就絕對有潛力能夠打開人們新的想像,造就社會新的風景。如果人動不了了,那麼就讓他再一次動起來,這就是義肢、輔具對於社會的最大幫助。只是,科技的進步,往往搶在人倫道德之前,對社會造成影響的同時,是否會帶來什麼負面衝擊,仍難以預料。

本文來源:《多維TW》月刊031期