遇見科學

醫療輔具的研究機構與廠商，不斷在尋找提供行動不便者移動的解決方案。為了解決下半身癱瘓人士站立的問題，紐西蘭的REX公司日前發表了一款可穿戴於下半身的「機械腿」，宣稱可透過機械的輔助，讓雙腿不良於行的人站起來行走。

過去當人們因為疾病、傷殘失去行走能力時，多需倚靠輪椅做為代步工具。但受限輪椅的特性，行動不便者在生活上往往有許多局限，包括無法自行上下樓梯與人行道的台階。長期保持坐姿，在生活與工作上與正常站立的人相比，除了有高度上的受限外，久坐也會造成褥瘡，或肌肉、血管萎縮。

紐西蘭REX公司所研發的此款機械腿，可透過動力輔助讓人站立，並且緩慢地移動，也能夠上下階梯，或在略微傾斜的坡度上移動。但該輔具移動速度緩慢，且僅能適用於堅硬平坦的地面，加上電池效力等限制，該公司目前將機械腿定位為搭配輪椅使用的輔具。幫助下肢癱瘓者上下樓梯，可自行站立工作、煮飯、修車等，在移動的便利性與速度上，仍舊無法完全取代輪椅。且使用者需能透過上肢的力量撐起全身，轉換於輪椅和機械腿之間，對全身癱瘓無力使用者來說，尚無法提供全方面的解決方案，但已提供一線曙光。

也由於人類直立而行的機制相當複雜，使得發展雙腿行走的機器人，一直是研究機構與科技公司，展現研發技術實力的重要場域。日本的HONDA每隔一段時間，就會發表ASIMO機器人研發成果。2010年的發表會中，ASIMO機器人已經能夠小跑步、上下樓梯、靈活地擺動四肢、牽著人散步，但動作的協調性上與真人仍有一段差距，人體直立行走機制的複雜程度可見一斑。

人類如何靠雙腳站立行走，一直是人類學家與醫學專家深感興趣的議題。除了是人類從猿演化成人的重要證據外，相較以四肢行走的動物，人類透過雙腳就能保持平衡，並且可在各種地形上跑跳自如，當中存在許多複雜機制。

2009年7月的國家地理雜誌中，哈佛大學人類學系的科學家丹‧利柏曼分析了人類行走的模式。發現行走時為求平衡，雙腿會像倒立的擺鐘一樣，以一條腿作為支撐點，身體做弧線擺動以維持動態平衡。

除此之外，人類須透過雙腿的肌肉、肌腱、關節、韌帶與骨骼各司其職，且彼此間高度協調，才能完成行走的動作。人的雙腿共有52根長短形狀不一的骨骼，構成下肢的支架；肌肉與骨骼間透過肌腱固定連結，使得雙腿可以充滿彈性地奔跑；韌帶則負責骨與骨之間的連結，其間些微的伸展性，讓骨與骨間有角度變化之餘，又可固定骨頭的位置，免於骨頭在運動時易位。

中山醫學大學物理治療系王靜怡老師表示，關節可視為骨與骨間的轉軸，人類行走時，肌肉進行收縮與放鬆牽動骨骼，透過多組關節的組合產生動作。腳掌包含了更為複雜的關節系統，成功大學醫學院物理治療系陳文玲老師指出，腳掌透過骨骼、肌肉、韌帶、腳底筋膜的組合，巧妙形成一個吸震結構，在正確的時間點運用適當的力道，可吸收行走或跑步時與地面的衝擊力，並藉以維持行走的安定性與肢體協調。關節間細微的變化，使腳掌在行走時能抓緊地面，輔助腳步向前邁進。

當然，還需要透過神經、脊椎與大腦控制，彼此協調及傳遞訊息，提供人類站立及步行所需的平衡感與穩定度。

雖然現有的醫療輔具，尚未能提供一套完美的解決方案。然而從HONDA的ASIMO機器人，和TOYOTA研發的Partner機器人來看，在移動速度與靈活度上，已經與真人相距不遠，或許假以時日，機械輔具除了可協助不良於行者站立外，還能夠流暢行走，甚至在操場上慢跑。