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穿上外骨骼,擺脫輪椅不是夢

2023年04月26日08:12 來源:科技日報

  一名截癱患者在外骨骼輔助下起身站立。

  新華社記者 劉坤攝

  ◎本報記者 唐 芳

  過去,很多人一癱瘓就要一輩子依靠輪椅。外骨骼的出現(xiàn),改變了重癥肢體殘障人士幾乎無法行走的困境。當人體骨骼、肌肉的功能缺失時,外骨骼提供了如骨骼一樣的支撐、像肌肉一樣的驅動源。

  近日,借助自研的人體外骨骼,身患脆骨癥的“扭扭車男孩”張亮第一次站起來了!他走了16米,花了大約5分鐘。“視角變高帶來的感官沖擊力非常震撼。”張亮對科技日報記者表示,目前他平均一周做兩三次行走訓練。談及自研外骨骼的初衷,張亮說:“我從仿生結構出發(fā),盡量讓它更加實用、簡單。”

  讓坐在輪椅上的殘疾人起身行走,甚至“跑”完馬拉松全程,外骨骼是如何做到的?現(xiàn)如今醫(yī)用外骨骼的普及程度如何?未來有怎樣的發(fā)展趨勢?4月24日,帶著這些問題,科技日報記者采訪了北京航空航天大學教授、北京大艾機器人科技有限公司(以下簡稱大艾機器人)董事長帥梅。

  既能輔助行走也能進行康復訓練

  過去,很多人一癱瘓就要一輩子依靠輪椅。帥梅表示,外骨骼的出現(xiàn),改變了重癥肢體殘障人士幾乎無法行走的困境。作為在人體外面穿戴的另一副“骨骼”,目前外骨骼在醫(yī)療康復領域得到了應用。

  記者來到北京陽光大艾肢體殘疾人士康復中心,幾位患者“嵌”在外骨骼康復訓練機器人當中,一步一步,在原地練習抬腿行走;在父母的鼓勵下,一名男孩“嵌”在小一號的外骨骼康復訓練機器人里,繞著場地踏步行走。

  外骨骼是怎樣帶動人行走的?“當人體骨骼、肌肉的功能缺失時,外骨骼提供了如骨骼一樣的支撐、像肌肉一樣的驅動源,它通過腿桿上綁帶傳遞控制力,來驅動患者的下肢做出動作。”帥梅表示,而讓穿戴者下肢做出正常的行走步態(tài),步態(tài)算法是其中最核心的技術。

  北京2022年冬殘奧會火炬手楊淑亭穿戴大艾外骨骼直立行走傳遞火炬,邵海朋穿戴新一代大艾AI外骨骼輕松自然完成火種匯集。電視轉播中出現(xiàn)的國產下肢外骨骼,給大眾留下了深刻印象。

  “他們都是不完全性的脊髓損傷患者。楊淑亭11年無法站立行走,但借助外骨骼她重新站起來了。邵海朋通過外骨骼訓練,不僅使癱瘓的下肢恢復功能重新站立行走,還于2018年打破機器人行走馬拉松世界紀錄。”帥梅說。據(jù)介紹,完全性脊髓損傷患者,也能在外骨骼的帶領下再次行走,恢復身體各方面機能。

  “外骨骼不僅能助行,更是一種全新的治療設備。”帥梅說,腦卒中或脊髓損傷致殘的根本原因,是中樞神經受到損傷導致肢體無法得到控制。中樞神經組織過去被認為是不可再生的,但是通過外骨骼帶動進行康復訓練,能夠重塑肢體與中樞神經之間的聯(lián)系,實現(xiàn)肢體運動功能的恢復。“這一現(xiàn)象值得循證醫(yī)學進行更加深入的研究。”帥梅說。

  國內企業(yè)加速產品迭代、場景落地

  國內外骨骼的研究始于2000年前后,最初主要參與力量來自浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學等高校。這些高校從下肢外骨骼的人體信息采集、機械結構、步態(tài)分析,以及控制策略等方面進行了較為深入的研究。

  2015年以后,圍繞外骨骼的創(chuàng)業(yè)熱情涌現(xiàn)。

  目前,國產外骨骼廠商正在產品迭代、場景落地方面持續(xù)發(fā)力、加速布局。以大艾機器人為例,2010年,帥梅開始研究外骨骼,經過6年研發(fā)不斷取得突破,并于2016年創(chuàng)立大艾機器人將自己的成果產業(yè)化。2018年6月,大艾機器人成為國內首家獲得醫(yī)療器械注冊證的外骨骼公司,其自主研發(fā)成功的外骨骼獲準上市;2019年申請成立了北京陽光大艾肢體殘疾人士康復中心,提供與肢體殘疾相關的康復訓練等專業(yè)服務。

  如今,帥梅帶領團隊持續(xù)致力于將產品“普惠化”,不斷改進產品設計,降低價格成本,最新推出的“艾家”外骨骼康復機器人價位已由以往的近百萬元降至10萬元以下,達到個人居家使用能接受的程度。目前,該公司外骨骼已在全國100多家醫(yī)院投入使用,累計治療患者超萬例、訓練超百萬人次。

  此外,2015年成立的上海傅利葉智能科技有限公司(以下簡稱傅利葉智能)主要生產康復機器人,其自主研發(fā)的ArmMotus EMU三維上肢康復機器人、ExoMotus M4下肢康復機器人等產品,針對身體不同部位,融合多種康復類型,可提供從急性期、穩(wěn)定期到恢復期的全周期同質化康復治療,顯著提升康復效率。其中,ArmMotus EMU的設計采用了手術機器人專用鋼絲,以及創(chuàng)新的線驅傳動方式,搭配混合串并聯(lián)桿結構,應用輕量化的碳纖維材料,從而減小了機器人運動中的慣量和摩擦力。截至目前,傅利葉智能共有30多款上市產品,出口全球40多個國家和地區(qū),入駐2000多家醫(yī)院和機構,執(zhí)行超過4億次康復訓練動作。

  發(fā)展前景廣闊但仍面臨一些阻礙

  數(shù)據(jù)顯示,截至目前,我國肢殘人士接近2500萬人,65歲以上老人已達2億人。“老年人、殘疾人都可以使用外骨骼,因此其市場前景十分廣闊。”帥梅表示,外骨骼行業(yè)目前處于發(fā)展期,以科研、創(chuàng)新、實驗作為支撐發(fā)展驅動力。

  中國殘聯(lián)相關負責人介紹,“十三五”期間,我國通過實施精準康復服務行動等,累計為1252.5萬名殘疾人提供輔助器具服務,2020年殘疾人基本輔助器具適配率超過80%。到2025年,有需求的殘疾人基本輔助器具適配率預計將達到85%以上。截至目前,使用外骨骼進行康復訓練的患者已超百萬人次。

  在帥梅看來,醫(yī)用外骨骼的發(fā)展,尚面臨一些阻礙。

  由于外骨骼的造價成本較高,市場中每臺外骨骼的售價在70萬元到120萬元不等,有些甚至高達200萬元,高昂的價格成為外骨骼在小型醫(yī)療機構和個人消費者中普及的主要限制因素。

  其次,現(xiàn)在醫(yī)保對外骨骼康復治療的支持力度還不夠,目前僅北京、陜西利用機器人進行康復訓練產生的費用可醫(yī)保報銷,全國大部分地區(qū)只能自費。

  2021年,工信部等部門發(fā)布《“十四五”機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,要求增加高端產品供給,面向醫(yī)療健康、養(yǎng)老助殘等領域需求,重點推進服務機器人的研制及應用,推動產品高端化智能化發(fā)展。2022年,國務院印發(fā)的《“十四五”國家老齡事業(yè)發(fā)展和養(yǎng)老服務體系規(guī)劃》提出,加快人工智能、腦科學、虛擬現(xiàn)實、可穿戴等新技術在健康促進類康復輔助器具中的集成應用。今年1月,工信部等十七部門印發(fā)《“機器人+”應用行動實施方案》。其中也明確提到了對發(fā)展外骨骼機器人的支持。

  2020年以來,廣東、河北、上海、浙江等多省市均出臺了外骨骼相關政策,支持外骨骼產業(yè)的發(fā)展及其在醫(yī)療康復、養(yǎng)老等領域的應用。

  帥梅認為,未來智能康復工程一定會大量替代人工康復技術。“康復智慧云平臺的建立是大勢所趨,其可以把訓練數(shù)據(jù)完全收集起來形成大數(shù)據(jù),構建有效的康復方法評價和評測體系,最終支持全國智慧化康復體系的建立。所以未來醫(yī)用外骨骼一定會越來越先進,越來越方便。”帥梅表示。

(責編:孫紅麗、楊迪)


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