[康復(fù)機(jī)器人]，您聽說過嗎

常曉

不久前，在山西中醫(yī)學(xué)院第三中醫(yī)院（山西省針灸研究所）康復(fù)中心，因腦外傷導(dǎo)致行動障礙的患者王某在家人攙扶下，站到了步態(tài)康復(fù)機(jī)器人傳送帶上。治療師把他的性別、年齡、身高、體重、骨盆圍度、大小腿長度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)輸入電腦后，將他的兩條腿與機(jī)械腿固定，并用固定在上身的兩根吊帶將其微微吊起。治療師啟動機(jī)器人，依靠機(jī)械腿協(xié)助站穩(wěn)的王某開始左腿抬起、邁步、落地，右腿跟上……每一個動作都有條不紊?！拔矣帜茏呗妨?！”王某難掩興奮之情。據(jù)了解，這是山西省引進(jìn)的第一臺步態(tài)康復(fù)機(jī)器人，采用的是目前國際前沿技術(shù)，即使是高位截癱完全喪失行動能力的患者，也可以在“機(jī)器人理療師”的幫助下，恢復(fù)心肺功能，促進(jìn)血液循環(huán)，防止肌肉萎縮。

事實(shí)上，康復(fù)機(jī)器人作為醫(yī)療機(jī)器人的一個重要分支，它的研究貫穿了康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、機(jī)械力學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及機(jī)器人學(xué)等諸多領(lǐng)域，已經(jīng)成為時下醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。目前，康復(fù)機(jī)器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到康復(fù)護(hù)理、假肢和康復(fù)治療等方面，這不僅促進(jìn)了康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，也帶動了相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新理論的發(fā)展。

以“協(xié)作”方式提升患者復(fù)健質(zhì)量

近年來，人口老齡化和慢病群體的增長，給醫(yī)院康復(fù)設(shè)備和服務(wù)人員的供給帶來了巨大缺口。與此同時，人工智能技術(shù)帶動了護(hù)理機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等多種醫(yī)療輔助工具的發(fā)展，智能化康復(fù)手段逐漸成為康復(fù)設(shè)備發(fā)展的主流。根據(jù)美國一家知名市場調(diào)研和咨詢公司預(yù)測，外骨骼機(jī)器人、輔助康復(fù)機(jī)器人從2012年到2022年，市場占比明顯提升。經(jīng)估算，未來5年，廣義康復(fù)機(jī)器人的年復(fù)合增長率約為37%，其中康復(fù)機(jī)器人年復(fù)合增長率為21%。

康復(fù)機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)與醫(yī)工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其研究起步最早可追溯到上個世紀(jì)80年代，當(dāng)時美國、英國和加拿大在康復(fù)機(jī)器人方面的研究處于世界領(lǐng)先地位，1990年以后康復(fù)機(jī)器人的研究進(jìn)入到全面發(fā)展時期。目前，康復(fù)機(jī)器人的研究主要集中在康復(fù)機(jī)械手、醫(yī)院機(jī)器人系統(tǒng)、智能輪椅、假肢和康復(fù)治療機(jī)器人等幾個方面。

國內(nèi)一家來自上海的外骨骼機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其自主研發(fā)的新一代上肢智能康復(fù)機(jī)器人Fourier M2能夠通過刺激大腦功能重組，為上肢功能障礙患者提供多樣的目標(biāo)導(dǎo)向性訓(xùn)練。具體來說，就是“通過身體器官以外的輔助設(shè)備，幫助康復(fù)病人實(shí)現(xiàn)行走或者完成某種功能，以‘協(xié)作的方式提升患者的康復(fù)質(zhì)量”。該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，康復(fù)機(jī)器人的目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)替代/輔助康復(fù)治療師，簡化傳統(tǒng)“一對一”的繁重的治療過程，幫助病患重塑中樞神經(jīng)系統(tǒng)。目前康復(fù)機(jī)構(gòu)配備主要是功能較多、自動化程度較高的、多自由度的牽引式/懸掛式康復(fù)機(jī)器人，但近年來，在此基礎(chǔ)上技術(shù)升級的穿戴式康復(fù)機(jī)器人即外骨骼機(jī)器人異軍崛起。機(jī)器人在康復(fù)及療養(yǎng)領(lǐng)域上有著巨大的潛力，這類系統(tǒng)不僅能夠?qū)π袆诱系K進(jìn)行治療，如由中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷及其它損傷引起的行動障礙，也能夠作為社會與行為障礙的干預(yù)與治療工具，包括自閉癥、多動癥等，未來還將朝著促進(jìn)原居安老、推遲老年癡呆癥的發(fā)生、通過陪護(hù)緩解老年人孤獨(dú)的方向上進(jìn)一步發(fā)展。

康復(fù)機(jī)器人助患者重獲新生

“作為山西省唯一的中醫(yī)康復(fù)示范基地，每天來這里康復(fù)健身的患者大約有150人，其中80%以上是60歲左右因腦血管病變、腦卒中、創(chuàng)傷性神經(jīng)損傷、脊髓損傷等疾病，導(dǎo)致行動障礙的患者。我們的基本治療手段是針刺運(yùn)動療法，也就是一方面通過針灸刺激腦細(xì)胞及神經(jīng)重塑，恢復(fù)患者神經(jīng)傳導(dǎo)；另一方面通過大量、重復(fù)導(dǎo)向性訓(xùn)練，讓患者大腦皮質(zhì)重新學(xué)習(xí)運(yùn)動模式，逐漸恢復(fù)正常功能。”山西中醫(yī)學(xué)院第三中醫(yī)院一位治療師介紹，“理論上，只要在攙扶幫助下能夠挪步的患者，通過專業(yè)康復(fù)訓(xùn)練都能恢復(fù)正常走路。但實(shí)際上，患者往往達(dá)不到理想效果，傳統(tǒng)步態(tài)模式訓(xùn)練至少3個月才能有明顯改善。但由于許多患者要么訓(xùn)練強(qiáng)度不夠，要么錯過了康復(fù)的最佳時期，導(dǎo)致康復(fù)效果打了折扣，很多患者只能恢復(fù)到勉強(qiáng)拖著一條腿走路的狀態(tài)。而相對于傳統(tǒng)的人力協(xié)助康復(fù)訓(xùn)練，機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練更具優(yōu)勢：患者不但可以盡早開始康復(fù)治療，而且能短期內(nèi)完成高強(qiáng)度、高質(zhì)量的重復(fù)訓(xùn)練。在機(jī)器人幫助下，患者邁出的每一步都是正常生理步態(tài)，大腦重新學(xué)習(xí)和記憶的也會是正確的運(yùn)動姿勢。”

該康復(fù)治療師認(rèn)為，一直以來，大眾對康復(fù)的認(rèn)識只停留在針灸、推拿、理療階段，這種觀念已經(jīng)落伍了?，F(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)是通過多種康復(fù)手段，提高患者生存質(zhì)量，恢復(fù)患者社會功能。隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展和科技進(jìn)步，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人會越來越多地參與到我們的生活中。

事實(shí)上，歐美國家對康復(fù)機(jī)器人的技術(shù)和理論研究一直處于領(lǐng)先地位。我國相關(guān)研發(fā)工作起步較晚，但近年來呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，目前已進(jìn)入到臨床應(yīng)用的以牽引式/懸掛式康復(fù)機(jī)器人為主?！袄?，腦卒中是我國死亡率最高的疾病之一，其中75%存活者有不同程度的殘疾和勞動能力喪失。根據(jù)歐美國家康復(fù)醫(yī)學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)，借助康復(fù)機(jī)器人等方法有效治療后，腦卒中殘障率可減少為30%?！睒I(yè)內(nèi)人士表示，越來越多地投入使用康復(fù)機(jī)器人，將使越來越多的行走等功能障礙患者獲得良好治療效果，重獲新生。

應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷找鎸拸V

盡管國內(nèi)康復(fù)機(jī)器人應(yīng)用尚處于普及階段，但是潛在市場空間卻非常大?！爸袠猩窠?jīng)系統(tǒng)具有高度的可塑性，是近30多年在神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域最主要的成果之一，這也是康復(fù)醫(yī)學(xué)和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合的最重要的醫(yī)學(xué)依據(jù)。未來，三大因素將助力康復(fù)機(jī)器人在國內(nèi)應(yīng)用快速增長?！睒I(yè)內(nèi)專家表示，一方面，人口老齡化增加了致殘率和殘疾人數(shù)量。老年人由于生理機(jī)能衰退，腦血管疾病、骨關(guān)節(jié)病、腦卒中等發(fā)病率和致殘率增高，再加上長期以來慢病患者急性期治療模式導(dǎo)致慢病致殘率越來越高，康復(fù)機(jī)器人可以幫助行動障礙的患者（如因腦卒中、創(chuàng)傷性神經(jīng)損傷、脊髓損傷、肢體殘疾、老齡化引起的行動障礙等）進(jìn)行高效治療和康復(fù)。另一方面，國民收入的增長和居民醫(yī)療保健意識的提高。目前我國康復(fù)醫(yī)師占比例僅1.7人/10萬人，康復(fù)機(jī)器人是解決我國康復(fù)醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)有專業(yè)人才供需矛盾的必然選擇。再一方面，多項(xiàng)利好政策出臺，尤其是在醫(yī)保覆蓋范圍及保險(xiǎn)比例不斷提高，醫(yī)療器械國產(chǎn)化趨勢，以及國家衛(wèi)生部頒布的標(biāo)準(zhǔn)中明確要求三級康復(fù)醫(yī)院配備等利好政策不斷催化。

事實(shí)上，智能康復(fù)機(jī)器人在精度、穩(wěn)定性、力量等方面有著人類無可比擬的優(yōu)勢，可以改變傳統(tǒng)“一對一”的繁重訓(xùn)練過程，吸引患者短期內(nèi)完成高強(qiáng)度、多頻次的康復(fù)訓(xùn)練。正因如此，業(yè)界普遍認(rèn)為，隨著人口結(jié)構(gòu)變化和疾病模式的變化，康復(fù)機(jī)器人將會迎來史無前例的黃金發(fā)展機(jī)遇。未來，應(yīng)用領(lǐng)域也將日益寬廣。