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“机甲时代”外骨骼设备带来了哪些奇迹?瘫痪美女小姐姐自主行走、外卖小哥负重100斤爬5楼.....
发布时间:2021-10-20 09:36 来源:量子位

一位小姐姐穿上外骨骼走路的视频,在网上火了。

她是一位在12年前就被医生宣告终身瘫痪的患者,下半身完全无法行动,更别说自主站立或行走。

但在视频中,她先是借助外骨骼支撑,慢慢站起来:

随后,在外骨骼的辅助下,自主迈出第一步(小声wow了一下):

虽然走得还不太熟练,但也已经能一点点调整自己的步态:

在视频底下,不少网友纷纷留言鼓励:

生活没有那么多奇迹,但科技可以创造奇迹。

血肉苦弱,机械飞升……

没错,作为可穿戴移动机器的一种,外骨骼早已不止是减轻搬运负重、或是纠正运动姿势的工具了,现在它也同样是残障人士的辅助利器。

不同于普通人,残障人士在操控外骨骼时,会遇到更多意想不到的困难。

外骨骼如何帮患者恢复?

视频中的小姐姐微博名叫@几木朵_,是一名舞蹈表演者。

18岁时,她因为一场意外从二楼摔落,导致终身瘫痪,此后只能借助轮椅完成行走,直到这两年才换上可以辅助站立的轮椅:

从视频中来看,由于 下半身无法发力,她只能通过固定膝盖,借助物理支撑完成双腿的伸直和弯曲。

不止@几木朵_小姐姐,几乎所有下肢瘫痪的患者,都会面临这种困境。

因此,治疗和康复专用的外骨骼,不仅要考虑人体构造、减轻负担,而且还需要完成支撑全身重量、保持平衡、检测行走意图等操作。

用于康复治疗的下肢外骨骼从功能上可以分为两种, 康复训练外骨骼和 辅助行走外骨骼。

康复训练外骨骼在结构上可以承担患肢的重量,从训练方式上又有三个方式。

像几木朵小姐姐现在用的外骨骼,就是先通过传感器检测用户意图,再带动患肢运动,属于 辅助训练。

这种方式主要作用是带着患者先动起来,以刺激神经可塑性等方式开始康复进程。

除此之外还可以进行 约束训练,用程序设定好带动患者做出指定动作,从简单的动作开始,适应了以后慢慢加大动作幅度和每次训练时常,也被称作“分步康复机器人”。

这种方式还有一个作用是引导患者做出规范动作,比如适应如何走直线。

恢复到一定程度后就可以进行 抵抗训练,外骨骼会对患者运动施加反方向的阻力来锻炼患肢的力量。

康复训练外骨骼一般用在医院、康复中心等特定场合,一般体积较大,除了穿戴在患者身上的部分一般还包括框架结构,训练时也需要医生或康复训练师在一旁指导和保证安全。

辅助行走外骨骼则是针对还具有一定运动能力,但身体虚弱、行走不便的人群。

这种外骨骼更注重在日常生活场景中使用,对传感器种类和精度、延时的要求更高。

一方面及时检测用户意图满足日常活动,一方面检测身体姿态,如上坡时提供助力,下坡时提供阻力,让使用者保持运动稳定。

辅助行走外骨骼也会在结构和材料上追求尽量轻便。

除了下肢瘫痪,脑卒中等疾病也可能引起偏瘫(半身不遂),身体同一侧的上下肢还包括面部肌肉都失去活动能力。

美国Harmony Bionics公司开发的一款上肢康复外骨骼,设计了一种 两侧同步模式。

患者可用正常一侧手臂来引导瘫痪一侧同步完成动作,通过这种方式刺激神经系统,也有可能加速恢复。

作为舞蹈演员,@几木朵_小姐姐曾经在著名舞蹈家 黄豆豆的帮助下,完成过轮椅上的舞蹈表演。

现在,借助外骨骼实现行走也让她燃起了更多希望。

那么,目前国内外关于这一方面的研究,进展到什么程度了?

国内外相关研究情况

针对瘫痪患者的疗法,目前确实有不少更加前沿的研究,像利用 神经可塑性(神经再生)等原理进行治疗的方法,像电刺激、神经营养药等新型疗法。

但物理治疗仍然是不可或缺的一环,同样也需要外骨骼这样的物理疗法来“打辅助”。

因为神经一旦受损,它所支配的肌肉会萎缩或强直,如果不通过康复被动锻炼保持肌肉的状态,即便支配神经有所恢复,萎缩的肌肉依然无法完成运动。

外骨骼就是借助物理康复,让肌肉保持“待命”状态的工具之一。

目前来说,已经有不少高校研究机构和公司都在进行这方面的研究。

高校来说,包括国内的 清华、南航等,以及国外的 UC伯克利、哈佛、MIT等,近年来都不断在产出相关的研究成果。

例如,哈佛的Conor Walsh教授项目组,就曾经在几年前产出过一款柔性外骨骼,协助 中风患者独立行走:

又例如,北航博士杨兴帮最近研发了一款踝关节外骨骼系统,针对踝关节功能未完全受损的 足下垂患者,通过机械训练让他们恢复健康。

目前来看,更多国内外研究还是侧重于针对某一特定病例研发外骨骼,来辅助进行康复。

但值得高兴的是,一方面更多的公司和研究人员,也加入到这个行业中,或是更多地关注到这些少数群体。

例如国内的傅里叶、迈步、大艾、程天等机器人公司,国外的Hocoma AG医疗机器人、HAL机器人项目,近些年都一直在致力于做出更好的外骨骼。

另一方面,也有更多的人开始关注到这一群体。

“科技改变生活”

看到几木朵小姐姐在外骨骼帮助下重新获得站起来走路的机会,大家感叹最多的就是“科技改变生活”。

据了解,脑瘫、中风、多发性硬化症、嵴髓损伤、创伤性脑损伤和帕金森病等患者都有望利用外骨骼技术辅助治疗。

那么,这样一台外骨骼设备价格如何?据几木朵小姐姐了解的要十多万。

虽然一般家庭挺难承受不过全国已有多家医院、康复中心配有这样的设备,可以去挂号治疗。

说到这里,了解情况的网友也在积极分享自己知道的康复机构,希望能帮助更多看到的人。

还有不少外骨骼行业的工程师、相关专业的学生在这里感受到自己工作领域的重要性,也收到一致好评。

就如一位正在做这个课题的博士生所说,体积太大是外骨骼技术当前的一大弱点。

更加轻便的类型又因不够安全而发展受阻。

但随着行业的发展和从业者们的努力,相信外骨骼技术未来一定会帮到更多人。

最后,除了对小姐姐的关心和对科技的探讨,也有网友重点完全跑偏:

这个问题也是够刁钻了。

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