我国已经进入了老龄化社会,据统计,截至2017年末,我国60岁及以上老年人口已达2.41亿,占总人口的17.8%,而这个比例还在不断上升。而随着人口老龄化进程的加速,我国心脑血管疾病危险因素流行趋势明显。其中,脑卒中,也就是俗称“中风”的患者已超过1600万人,每年新增病例约250万,每年死于脑卒中的患者约为188万,抢救回来的幸运患者也存在一定程度的后遗症。
其中,绝大多数脑卒中幸存患者存在肢体运动功能障碍。因此,对于中风患者的康复治疗来说,肢体运动功能康复是非常重要,也是有效的康复方式。
但是,目前我国的康复医师数量匮乏,难以满足日益增长的患者康复需求。既然人手不够,那我们是不是可以考虑让机器人来担负起康复的任务呢?已经有科学家研制出了不同类型的康复机器人,而且相对于人类医师来说,它们的优势非常明显。
第一,不怕累,它们可以提供全天候标准化任务导向性的运动训练辅助服务;第二,脾气好,它们可以不知疲惫地提供标准化康复训练服务;第三,它们可以采集患者的运动、认知、言语等状态数据,然后进行分析后能提供定量化的康复评估与趋势分析,从而可以最大限度激发患者主动康复意愿。
康复机器人系统的运动机构是根据神经康复医学理论,针对神经损伤患者肢体康复训练需求精心设计的,同时还要考虑训练的有效性与安全性。康复机器人一般按照康复训练部位大致分为上肢、下肢以及手部康复机器人。上肢康复机器人主要是帮助患者训练肩、肘关节并实现生活自理相关的运动功能,例如穿衣服、漱口与喝水等。下肢康复机器人主要帮助患者实现自主步行与动静态平衡功能。而手部康复机器人主要训练手腕与手指的多个关节。
康复机器人是医学与工程学交叉融合的典型技术。其中,患者肢体运动意图识别是实现精准神经功能重塑的关键。我们的大脑是一台预测仪器。人体运动意图的本质是降低预测误差,比如驾驶过程是通过减少前方视点误差操控方向盘。康复治疗师可以体会患者运动能力、弥补患者肢体运动误差,帮助其完成康复任务。
康复机器人的作用是模拟治疗师,“体会”患者运动意图、帮助其降低预测误差,从而完成康复任务,最终达到激活神经元、重塑运动功能的目的。
研发团队根据镜像康复的动作原理,将采集到的患者健侧(正常一侧肢体)运动数据,映射到帮助患侧运动的机器人末端轨迹。因为健侧运动数据包含患者真实运动意图信息,只需规范化康复任务,结合患侧的机器人控制,就可以实现精准的“思行合一”,提升神经重塑的效果。
这项技术为“人在环路智能化康复技术”,是团队神经康复机器人核心技术之一,未来可延伸到“混合增强智能”技术领域开展深入研究。相信在不久的将来,这项技术能真正走进更多中风患者的家中,实实在在地为更多的中风患者提供康复服务。