動一動手指、張開手掌或旋轉手腕對大部分人來說幾乎是毫不費力,但對義肢使用者卻充滿挑戰。即便腦機介面(BCI)技術日益成熟,能直接讀取大腦訊號來操控義肢或裝置,卻因為手術風險高、操作不夠直覺,導致實際使用者遠低於預期。
美國新創公司Phantom Neuro決定另闢新徑:不從大腦讀取訊號,而是改從肌肉的電子訊號下手。產品Phantom X運用AI解讀肌肉訊號,讓義肢活動更順暢,目前已經通過FDA認可。
Phantom Neuro的故事,始於創辦人Connor Glass被迫退伍的痛苦經驗。
軍人夢碎!反覆骨折成創業起點
Connor Glass自幼就立志從軍,卻在受訓期間反覆出現應力性骨折(stress fracture)的現象。應力性骨折就是當骨骼長期承受重複性負荷,就會產生微小裂縫,初期可能只是隱約疼痛,但若未及時休息,則會無法行走,甚至需要長期復健,經常發生在新兵訓練、長跑等活動時。
對Connor Glass來說,這也代表他難以應付高強度的軍事訓練,只能被迫放棄軍人生涯,重新規劃人生方向。
隨後Connor Glass轉往醫學領域發展,在一場醫學訓練的過程中旁觀了腦部手術,當Connor Glass親眼見到醫生操縱腦神經訊號來修復人體功能時,就深深為神經科學著迷,決定投入神經科技與重建醫學的領域。
帶著啟發,Connor Glass進入Johns Hopkins University進修整形外科與神經工程,並在一項為期兩年的研究計畫中,鑽研神經肌肉再生與機械控制的關聯、學習各種微創手術技術,並參與從老鼠到靈長類的動物實驗等。
根據Sage Journals的資料顯示,市場上雖然存在各種功能強大的電子義肢,但現實中的殘障患者卻鮮少使用,尤其是手臂或手腕以下截肢的上肢截肢患者,多數仍選擇自體驅動式鉤子,而不是採用昂貴先進的電子義肢。
這勾起了Connor Glass的好奇心。他發現當前最大的問題並非機器本身的技術能力,而是人機介面的不自然,使得患者難以實際受益。
腦機介面技術卡在大腦訊號不夠穩定,Phantom Neuro改從「肌肉」下手
那關鍵問題是什麼?
傳統的腦機介面(BCI)技術,主要分為侵入式與非侵入式兩大類。侵入式BCI包含皮質電極植入,雖然能讀取到高解析度的神經訊號,但必須採取開顱手術,夾帶重大手術風險,包含感染、出血、甚至永久性神經損傷。更嚴重的是,侵入式電極在植入後容易引發Glial Scarring(膠質瘢痕反應),導致訊號品質惡化,甚至會需要重複手術或重新校準。
另一則是非侵入式BCI,像是腦波儀(EEG)則大幅降低手術風險,但大腦訊號在經過頭骨與頭皮時,會大幅衰減並混雜了大量雜訊,這使得EEG裝置通常只能讀取到模糊、微弱的訊號變化,不只限制可操作的指令範圍,還需要使用者長時間集中注意力、透過訓練學習特定的腦電模式來控制設備,對多數患者來說,這兩個解方都難以上手,造成龐大的使用負擔與挫折感。
對此,Phantom Neuro決定放棄直接從大腦讀取訊號的方式,將目標轉為「肌肉的電子訊號」。
Connor Glass表示,因為人們要做出動作時,大腦會經由脊髓將指令傳遞至肌肉,並透過肌肉電波完成動作。這些訊號不僅比腦部電波強大上千倍,且不需穿越骨骼組織,因此達到干擾少、解析度高、穩定性更佳的效果。
而Phantom Neuro推出的Phantom X系統運用微創手術,先將極細小、柔軟的感測器植入截肢殘肢的肌肉組織下方,擷取個別肌肉纖維的生物電波,當使用者想彎曲手指或握拳,系統便能即時解讀意圖並控制義肢動作,無需學習新的操作邏輯,就能自然、直覺的使用義肢。
Phantom X的核心設計結合微創植入式感測器與人工智慧(AI)模型,用以即時解讀肌肉訊號並操控義肢。使用者能在短短10分鐘內完成校準,系統即可識別11種手部與手腕的基本動作,其準確率高達94%,此成果已在ASCENT研究中獲得驗證。
Connor Glass強調,Phantom X的AI模型是能夠持續學習、調整的系統,在實際使用過程中,演算法會隨著使用者每天的動作、不穩定因素,像是肌肉疲勞或感測器微小移動而進行調整,進一步提升穩定性與即時反應能力。
「就像自駕車是透過人類駕駛資料學習而成,AI語言模型如ChatGPT也是透過人類語言資料訓練而來。機器人如果要能像人類那樣自然行動,也必須從人類的肌肉動作中學習。」Connor Glass補充,
獲義肢巨頭領投!Phantom Neuro有望開發下肢
在2025年4月,Phantom Neuro宣布義肢巨頭Ottobock正式加入董事會,更完成1,900萬美元(約新台幣6億元)A輪募資。
Connor Glass說明,目前Phantom X已獲得FDA「突破性醫療器材」(Breakthrough Device Designation)與TAP雙重認證,而這次的融資將用於Phantom X的首次人體試驗,以及加速美國FDA的臨床審查流程,他補充,Phantom Neuro未來也會從上肢義肢拓展到下肢義肢、外骨骼裝置等產品。
「這不只是功能問題,更關乎身分認同、自信心,以及重新掌控自己身體的情感重量。」Connor Glass分享。他期許未來,隨著Phantom X的普及,不只是義肢患者,每一位因疾病、受傷或老化而失去身體功能的人,都有可能重新找回自由活動的能力。
參考資料:《TED x Talks》、《AIM Research》、《PR Newswire》、《Learning with Lowell》、《Phantom Neuro》

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