日本静冈大学综合科学技术研究科的安藤瑠称（研究生）和板口典弘助教（现为庆应义塾大学文学部助教）宣布，通过研究发现，义手的重量会导致高于正常情况的运动轨迹，这可能是导致义手难以使用的原因。这些发现是通过进行实验调查附加在手臂上的重量对动作运动轨迹的影响而取得的。高运动轨迹需要更大的肌肉输出，因此这可能是使用者感到不适的主要原因。该成果有助于开发更易于使用的义手。相关内容已经发布在国际科学期刊《Experimental Brain Research》3月23日号上。
伸手运动及伸手抓取运动实验。A为实验环境的俯瞰模式图，B为戴上重物时的状态，C为分析指标（供图：静冈大学板口研究室）
义手有很多种类，随着技术的进步，近年来还开发出了可以电动控制手指开合等动作的义手，但很多人使用一段时间后就放弃了。不少人都是因为重量的原因而放弃的。另一方面，此前一直没有详细调查过义手的重量对使用者运动的影响。
此次安藤等人为明确因义手的重量而导致使用困难的运动学因素，设计了一个实验。为模拟穿脱义手带来的手臂重量变化，调查了在日常动作中向远处伸手的“伸手运动”和伸手抓住物体的“伸手抓取运动”中，手臂的重量变化会如何改变运动轨迹。
20名健康人（主要为学生）参加了实验。参与者将右手置于桌子上，实施了朝30厘米处伸手的“伸手运动”和伸手抓住物体“伸手抓取运动”实验，并利用上方设置的动作捕捉相机记录了实验情况。为调查手臂重量变化的影响，参与者对所有3种重量（0克、100克、200克）的变化模式分别测试了10次，每种运动共测试70次，连续测试了两种运动。
分析以先行研究为基础，以手离开起始位置到达远处目标位置或者抓取目标物体时的抛物线轨迹中的手腕最大高度为指标。
结果显示，无论哪种运动，在手臂重量发生变化后运动轨迹都会发生变化，手臂重量变轻时运动轨迹会升高。这被认为是参与者在前一次测试中基于手臂状态进行肌肉输出的结果。
但是，只有在200克重量条件下的“伸手抓取运动”中，第9次和第10次测试时手臂的最大高度高于其他测试。这表明，受试者在手臂较重的条件下会通过选择高运动轨迹来确保运动成功。这种变化并没有发生在“伸手运动”中，因为它比“伸手抓取运动”所要求的精度低。由此可见，在要求的精度比较低的运动中，手臂重量对运动轨迹的影响较小。
这些结果表明，刚刚戴上或取下义手后可能会影响运动的稳定性。
义手的重量各不相同，既有用3D打印机打印的轻型款（数百克），也有读取肌肉信号的肌电义手等重型款（数公斤）。另一方面，义手并不是在手臂截肢后立即佩戴，而是要等伤口愈合和康复训练后，需要几个月的时间。因此，患者佩戴义手后会默认手臂仍是截肢后的重量，需要适应佩戴义手后的重量。
此次实验研究了患者的手臂临时突然发生变化时的运动，发现仅200克的重量就会改变抓取物体的运动轨迹。
安藤表示：“此次调查了手臂重量变化的短期影响，目前正通过实验调查长期变化对伸手抓取运动的影响。这些结果有助于了解我们大脑中的抓取运动控制机理。今后还考虑以真正的截肢患者为对象进行实验。为调查与脑功能的关系，还打算以脑损伤患者为对象进行实验。”
【论文信息】
发表期刊：Experimental Brain Research
论文题目：The heavier the arm, the higher the action: the effects of forearm-weight changes on reach-tograsp movements.
DOI：10.1007/s00221-022-06350-6
URL：link.springer.com/article/10.1007/s00221-022-06350-6
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
