《论手足科学的尖端性及疑难性》


      

      《论手足科学的尖端性及疑难性》

    手科学、足科学都是当代公认的尖端科学。

    手、足科学与技术的发达与发展的程度,将是人类文明与科技进步的标志之一;也将是一个国家科学技术进步与水平的标志之一。

 手,是人类进化中尤为突出的一个器官。人的一只手,具有 8 块腕骨, 5 根掌骨, 14 根指骨, 59 条肌肉(其中 19 条系人类所特有的小肌肉),以及极其发达的神经、血管系统。人手是决定人类智慧的三大重要器官(手、眼,大脑)之一。人手已逐渐演变成了大自然所能创造出的最为完美之工具,也是一个精美绝伦的机械结构。从创造意义上讲,人手几乎无所不能为之。

 足,是人类进化的杠杆。意味着人类生物学意义上的解放。人的一只脚,则具有 26 块骨头, 33 个关节,20条大小不一的肌肉,还有 100多条韧带,以及无数发达的神经、血管系统。人足具大量自然性功用,能做出无数种充满传奇与挑战的动作。是具第五感官-触觉的重要器官之一,并是富有性感、能传递性信号的一个部位。

 人手与人足,在进化上有着共同的祖先。科学地研究、探索手足,是人类天职!

 人类科技发展到 21 世纪初期,己经设计出足以战胜世界特级象棋大师的“深蓝”电脑,可至今即使是最先进的电子手,也仅有三组动作,跟人手27组灵巧动作相比,相距甚远。在人类已经掌握:断肢(及指)再植,足趾及皮瓣移植,手臂丛损伤等等一系列手术并令其获得成功的今天,对于手或足内部肌的恢复,却依然是一道世界性的“坎”!

 然而,毕竟人类具有大脑创造性的思维,在研究人手、人足的内部肌肉的特异结构与机能等各方面,都不断出现突破性地发展与进步。

 美国哈佛大学的细胞生物教授威廉.哈斯坦( Willidm Hdsetine ) 认为:人体的各个部分器官与人体同生俱灭,那么“血脉相承”、息息相通,难道一旦失去就不可再复还吗?为何人类不能在体外培育出自己的手、臂、腿等器官呢?为何人类不能使失去的手足部分能够再生呢?

 神奇的生物技术疗法,终于使这种创想获得应用。其中美国马塞诸塞大学的纪念医学中心的查理.麦克尼博士便是一位拥有15年修复人体组织器官之丰富经验的医生。他曾使一位普通工人一马舍尔离体拇指失而复得。他先从马舍尔的手腕上提取健康的骨骼细胞,并将它们放入生物反应器( bioreac tor  ) 内进行细胞培育,七个星期之后的 1998 8 14 日凌晨,麦克尼博士将马舍尔拇指伤口的植皮移开,装上一种特殊材料一与原拇指骨一样的人造骨肉,并往骨头的小孔内注射培育出来的骨骼细胞。此后,他又为新的拇指接上从马舍尔腹部取下的一块皮肤用针缝好…之后,马舍尔的拇指的血管与神经逐步恢复,他终于获得真正属于自己的拇指了。

香港医学界早于80年代即已发展上肢重建手术。所施肌腱转移手术成功率接近100%手术系将病人上肢身体健全的肌键转移和接驳到瘫痪部位,倘如病人手指或手肘因意外瘫痪,经手术可让原先无法活动的部位恢复一定动能,以改善病人自我照顾的能力。

 国外医学界还发明了昂贵且不易普及的“电殛”方式,它可让下半身瘫痪者重新‘脚踏实地”。

 最值得中华民族及其人民骄傲的是:人类历史上第一只再造手是由中国人所创造。1995年,在巴黎第七届国际显微外科会议上,中国上海第六人民医院骨科主任于仲嘉的论文 :《 再造手 ,被誉为:“突破了上一世纪意大利医生文海蒂和第一次世界大战前后德国医生柯根勃发明的用手术办法增进假肢或利用前臂残肢端功能的做法”。同时,“中国手”“医学第一”的赞誉不绝。于仲嘉的再造手,系用钢叉接在断臂的挠骨上,代替缺损的掌骨,外覆手臂的肌肉、血管、神经和皮肤做成“手掌”,并在“手掌”上移植患者自体两三个脚趾做手指,使患者“长出一只有血肉、有知觉、又有活动功能的真手来”。如今,于仲嘉已能做出多种类型的再造手,在世界显微外科领域中遥遥领先。

 我国合肥市第一人民医院骨科医护人员,近年也以超群技术与胆识,成功将一个 13 岁少年李文廷的左脚二趾,魔术般地移至右手拇指。手术中,他们精心吻合了肌腱和主动脉、静脉及神经,再连接起血管,终于使小文廷又“长”出了新拇指。据报道,我国国内亲自动手逾万病例的大夫周礼荣郑重宣布:世界上目前流行的”截拇趾再造手指”,存在:或太大或太细等外形缺陷,经其多次临床探索与实践,一种目前世界上最新的拇指再造方法一“拇背皮甲瓣游离移植+髂骨移植十带指神经血管蒂中指侧岛状皮瓣移位”已经诞生。并正在实践中论证与完善。

 中国工程院院士、上海市手外科研究所所长、中国卫生部手功能重建重点实验室的顾玉东教授先生,曾在为纪念中国杨东展教授《足趾游离移植再造拇指》首创30周年而著作的《手的修更与再造》中指出:“人类在用手创造世界的同时,手又被文明的产物(火、机器、原子能等等)所损害。因此,保护手的健康、医治手的残疾,重建手的功能,已成为近代医学的主要课题。” 先生还在报刊上发表署名文章指出:研究人手在人脑形成中的作用,人手的活动对大脑思维的影响,及手内部肌肉的特异结构与机能,将是21世纪手科学的特殊使命。随着全球人类对手足科学的突破性的发展,先生的观点一定会被实践所证实。

 就在千禧年伊始之时,世界首例双手异体移植手术在法国获得成功。一名双手被炸后被迫截肢的法国油漆工人德尼.沙特里埃幸运地重获一双真人之手。给他实施“世纪手术”的是法国著名外科医生让.米歇尔.杜贝尔纳教授。时间是200011213日夜间。

 杜贝尔纳教授首先从捐献者―位脑死亡的19岁男青年身上提取了双手以及双前臂靠近手腕的部分,然后将提取的断手之骨骼用夹板与螺钉固定到患者的臂端。于是,又将动脉血管与主要的静脉血管缝合,以使血液流通,再将肌肉与肌腱的端部接合,缝上神经;最后将皮肤缝合,并将全部缝合之接口包裹起来。手术总计花了十七个小时。这是国外第三例异体手移植手术。所不同的是,前两例还仅仅是单手移植。肢体移植涉及皮肤、肌肉、血管、神经、骨头等五大组织能否为被手术者所接受的难题。手术后将面临控制异体排斥反映以及恢复新肢体的运动技能。故此,手术的最终成功与否,尚要取决与术后的状况与发展。然而,从术后一直进行的追踪报导中不断传来的是患者状况良好的消息,一旦成功,将是世界上手科学的一个奇迹!

 诚然,正如上海顾玉东院士先生所阐明的那样,“手内部肌的恢复,仍然是世界性难题。手功能的恢复不仅仅是医学问题”。国外另外二例异体手移植手术的现状据悉并非乐观;单手移植手术患者的运动机能至今尚未恢复;其中一例的患者的手指对冷热仅有一点儿感觉,尚有逃避烧灼的功能,而另一例的患者,据说已被告诉,他体内出现异体排斥反映的可能正在增长…

    异曲同工的是,中国广州南方医院于19999月,也曾替失去右手的患者,施行了异体全手术移植手术。这是中国显微外科器官移植的一次革命,同样引起全球手科学界的反响。

    20017月,中国广东一个手外科医院替11岁少年小嘉永做了三脚趾移植作手指的手术。术后,左手已恢复了大部分功能,此为广东该年龄段手指再造手术中首例,但一年多时间,这家医院已成功为患者将153个脚趾移植到手掌上。

 各国科学家还一直不断地研究手与足的高科技假肢及机械手足。

 被称为世界上第一只生物电子手臂,于19989月下旬,在英国的爱丁堡玛格丽特罗丝公主医院安装成功。接受这项手术的是一位在十几年前被诊断患有肌肉癌并已扩散、然后被截去右臂的男子艾德。

 英国科研人员还发明了全球首创的“仿生电子手”,可让手部残障者打开果袋、“拿”到汽水瓶、玩电子游戏机…

 据《世界发明》杂志报导:普利茅斯大学的科学家正致力于更灵巧的“假手控制器”问世。研究人员采取了人工神经网络(ANN)系统,由大量的作为输入、存储和输出层的互联处理单元组成。而每一种互联均有须在训练阶段确定的加权值。在配制人工手时,网络输出的是代表手运动的代码,而向网络输入的则是某种处理过的MES波形。波形处理方式为:或借助快速传立叶变摸法,或借助数字带通滤波器,将MES频率分解成一套离散值,即生成一套可以对给定的手的期望动作进行网络训练的数值。经训练后,网络可识别代表手的某种运动的MES波形频率。现在,人工神经网络的样机已设计开发并且已在人体上做了实验。借助该人工神经网络系统,将手的计算机模拟与网络输出端相连接并在监控屏幕上显示出来。用此手段,人手的各种运动才可在计算机屏幕上借助该模拟手得以重视。

 英国的一个设计委员会在“千禧年产品”的设计中推出一种智能增强性假肢(IP+),被认为是一种最先采用微科技的假肢。其独特程序令其能够适应使用者的体能,并根椐自己的运动模式进行调节,从而极易改变速度,改善了以往假肢将使用速度限于狭窄范围内的状况。(IP+)使用者可以更方便自如地行走,即便一天下来也不觉太累。

 英国萨西克斯大学的一个研究小组,还专门研究利用人体神经来驱动机器人的手腕,他们宣称:已成功研制出“第三只手”。英国一家机器人公司开发出一种“机器手”,号称:采用“人造筋肉”制作,且灵敏度可与人手相比。

 日本本田技术研究所(HONDA)的(P3)机器人的研发,一直把“与人相同的行走方式”定为目标。他们把调查行走时必需的关节作研制重点。但真人在行走时,摆动手胳膊与腿部,使肩与腰一起转动,并拉动骨盆。若要摔倒时,亦会做出叉开腿和手按住地板等灵巧动作,其内部系统异常复杂。虽然,(P3)已能一般行走,也能用“脚”停住或是踢开滚过来的球,但要科研人员想要实现天足一样的机械足、电子足,又谈何容易。

 人类手足科学与技术是在不断进步,也创造出无数智能性、、动作性、灵敏性愈来愈高的机械手足、电子手足,但是,它们共同面临的尖端与疑难的课题,则是:再精制考究的机械手足、电子手足,却无法与人类天手天足媲美比能!

 当然,人类研制创造机器手足、电子手足,一个最重要的用途是令手足的功能引向纵深与险区,一些医用手术的机械手,防除雷爆的电子足…都在实践中发挥天手天足所不可触及的领地或领域。

 论及手足科学,不能不涉谈具有神威魔力的指纹科学技术。

 倘若说,人与人相同相似之处实在太多的话,那么,每一个手上足下的掌纹、足纹、指(趾)纹却是绝对不会完全相同的。尤其指纹的这种绝对性,更是万无一失。

 现代科学界进一步论证:人类人口倘使按60亿计,则需300年才有可能出现重复的指纹。故其概率几乎为零。

 人类手掌上的纹理,谓:掌纹,足掌上的纹理,谓:足纹,而手指上的纹理,谓:指纹。指纹中还分弓型指纹箕型指纹斗型指纹。指纹的几何形状在大小、角度、嵴线、走向三角夹角比等决不会相同。而每条指纹的嵴线细节在粗细长短汗孔数目紧亦绝不一致。英国著名学者高尔顿(francisgalton1822~1911)曾于推测:寻觅两枚雷同指纹的概率为三百亿分之一。

 一个人在母腹中七个月时,其指纹就已定型,而且将终生保持此型不再变异。生下后,倘若真皮组织不损伤,指纹即使被磨掉,却又会很快长出。指纹不但具有非常权威的唯一性(各不雷同)、稳定性(终生不变),还具有再生性(损后复原)。因之,随着世界科技的极速发展,指纹科学(还有掌纹、足纹科学)正越来越多地广泛地被运用、应用在社会安全、办公安全、资讯安全、金融安全、家庭安全、个人安全以及隐私安全、体育选才、智力预测研究等等领域方面或方面之中。指纹,已被世界公认为是:物证之首。

 美国英格索公司与中国上海道肯奇门控系统工程公司联合推出的道肯奇掌形仪,利用三维成像红外扫描技术,能在1秒之内识别掌形来访者。美国的开发商,在生物识别技术的应用程序接口标准方面取得一致,可以用于视窗或其他操作系统。微软表示,将在新的视窗系统中安装生物识别应用程序接口。可以用于视窗或其他操作系统。微软表示,将在新的视窗系统中安装生物识别应用程序接口。

 中国当称是世界上最早认识并使用指纹的国家。中国古代成熟的指纹科学技术在世界上已长期居于领发地位。而在应用几千年后才传到西方。西方学者一直称谓:中国是指纹术的发祥地。

 对指纹科学技术研究造诣颇深的中国张海国先生(中国遗传学会属下中国肤纹学研究协作组组长)在他的新著《指纹科学》中指出:“要追寻中华民族祖先何时开始观测应用指纹的历史,就要进行考古活动,对出土文物进行研究”“在新石器时代中期的仰韶文化半坡遗出土的陶器,距今已有6000多年,陶器上印有清晰可见的指纹”;海先生又写道:而“绘有原始箕形纹的大口深腹陶罐”在距今5000余年的内蒙古赤峰市红山的被发现“对于指纹学工作者而言意义非同小可,怎不叫我们遐想、亢奋、激动”!

 中国的指纹科学研究者扼腕叹息的是:中国古代指纹科技既然已经在世界领军,为什么近代肤纹理论和技术却又产生在西方?海国先生找到指纹科技理论与技术最终与中国失之交臂的问题症结并中肯地指出:“当近代西方实验科学蓬勃发展起来,成就日益丰富时,中国却仍在热衷于通过内省思辨,构筑远离现实世界、经验事实的理学、心学大厦,重了悟轻论证,终于使中国错过了深化科学、建立理论、试验技术与生产密切结合的机会。”

 1999年,一名年仅20岁的中国复旦大学学子(现博士生)李辉的论文:《指间区纹的进化和遗传》引起遗传界的极大关注。在短短的却是沁透着这位青年学子无数心血的论文中,李辉以事实雄辩地论证了:“人类的指间区纹由单一的基因起作用,存在单基因遗传,并与人的智商有关”。这一富有创意的观点,不啻是对经典遗传学中沿用了近百年的学说发起挑战。肤纹具有遗传性早在1892年就有人提出,但至今尚无人能建立遗传摸型。李辉正是选择了指间区纹作为肤纹科研突破口,经一年多时间潜心探究,依凭5000多个真人掌纹足纹指纹跖印资料,制成模型。他终于发现了指间区纹的分布具一定的规律性,而且在遗传时变化也有一定规律。中国生命遗传科学界泰斗谈家祯院士赞扬李辉:“关于肤纹的想法非常有创意”!

 中国北大方正集团凭藉中文电子出版软件覆盖全国的优势,曾在国内率先进入指纹科技领域。由他们研制的指纹自动识别系统,已广泛应用于银行业务、智能大厦管理和刑事案件侦破。江泽民同志在考察北大时还曾指出:“人的指纹各不相同,终生不变,对搞好社会管理有重要开发价值,这项工作要加强,在法律上也应进一步研究。”一个具有十多亿人口的泱泱大国,一个自古就发明了指纹科技的国度,其指纹科学技术的推广与应用市场确实应当非常之巨大,其前景亦非常之辽阔。

 对于人类手足的科学技术的探索、开发、研究,是具世界性、尖端性、疑难性的一门课题,我们有理由应给予更大的重视开展宣传、普及、推广工作。在手足科研方面,中国一直是走在世界前列的国家。除上所述,近年来,诸如:中国贵阳与上海科研人员对于“世纪之谜-人类短趾遗传之谜的破解”;中国云南掌纹医学研究所对于“掌纹医学”研究与实用的杰出成果与贡献;一直引起全球关注的:中国民间的手足医疗研究与实用杰出的成果与贡献…更足以让中国手足科学技术研究工作者和全体中国人引以为豪!

中国.上海.手足文化研究室.

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