探索脊髓损伤康复新技术下,外骨骼机器人如何更好的应用

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关键词: 康复机器人新技术
资讯来源:程天科技
所属行业:医疗机器人中游
发布时间: 2020-08-14


如果你了解过截瘫人群的处境,就会知道脊髓损伤的治疗方案都集中在物理康复和职业治疗上,目的是尽可能地调整患者的心理状态,并且学习今后如何与病情共存。标准的康复治疗通常持续3到12个月,这取决于不同程度的损伤和不同地域康复治疗的情况。



综合医院的康复科除了常规的锻炼外,还有一些现代化的康复辅助手段,如功能电刺激(FES)、减重步态训练、跑步机等。绝大多数的医务工作人员和患者家属都是以鼓励患者继续锻炼为主,以保持他们所获得的进步,希望在以后的时间里还是有正常的生活活动,而不是关注剩余功能康复的希望。毕竟,以目前的科技手段让患者完全康复的几率也非常渺茫。


还记得小编在《新兴科技逆转命运》写道,2019年曾在全球权威期刊中发表的有关“完全性脊髓损伤病人通过脑电技术和外骨骼相结合的康复训练,实现了站立和行走”的研究,不但轰动整个医学界,同时点燃了所有脊髓损伤患者的希望之火,算是脊髓损伤研究上一个阶段性的里程碑。



近期,一种名叫GTX的植入设备,能够为脊髓损伤患者提供靶向硬膜外脊髓刺激(TESS),自带的Go-2系统向不完全脊髓患者剩余的神经纤维施加电脉冲,模拟行走过程中出现的运动冲动,系统可以让此类患者重新获得腿部运动功能和神经控制能力。


那么靶向硬膜外脊髓刺激术(TESS)是如何工作的?外科医生会在手术过程中向患者身体植入一个电极阵列提供电刺激,植入的位置就是控制下肢肢体运动功能的区域。电刺激会向脊髓的特定部位提供精确定时的脉冲。这些脉冲能够模仿大脑的运动指令,驱动身体进行行走的运动。例如,当右脚放下时,会提供温和的刺激,开始患者就抬起左腿,下一步以此类推。病人始终处于控制之中,就是像受伤前大脑控制的一般,不会有一种身体变成机器人的感觉。


经过研究者早期的试验表明,这种靶向硬膜外刺激技术成功地训练了大脑,既能发挥脊髓损伤患者剩余健康的神经,又能刺激细胞实际生长出新的、有功能的神经连接。在早期产品的可行性研究中,功能独立性量表(FIM)作为了其中一项评定运动功能水平的考察量表,大部分患者分数都有很大提高,有个瘫痪了14年的患者也是同样的进步。



欧洲的一项数据显示,每个脊髓损伤患者在在受伤后的25年的寿命中,由于独立性和器官功能的下降,会增加大约200万欧元的整体医疗成本如果损伤后没有护理到位,引起了一些并发症,那么医疗成本增加远不止。相较于不完全损伤患者还保留一定的下肢运动功能,完全性脊髓损伤患者如果能借助辅具及时进行站立、行走等简单的康复活动,可以预防肌肉萎缩、关节退化、体位性低血压等并发症


目前临床上能够直接给截瘫患者行走使用的主要是以外骨骼为代表的一类下肢康复机器人,该技术研发目的是可用来辅助人体完成肢体动作,助力行走、康复治疗等虽然外骨骼的技术门槛很高,但外骨骼技术已经趋于成熟,全球已经有大约有二十多个国家、将近两百个知名医疗机构正在使用,而一批中国自主研发、生产的外骨骼机器人走向了开阔的市场。


杭州程天科技有限公司的悠行外骨骼机器人是一款适用于中枢神经系统病变导致下肢运动功能障碍的人群,该设备具有国内领先的意图检测技术,在机器层面进一步优化了人机互动,更利于患者触发迈步,将控制的主动权给与患者,用主被动相结合的模式提高了他们训练过程中的积极性。悠行外骨骼机器人已经在全国多个重点医院康复科应用,不仅可以明显改善截瘫患者的各项生理数据,包括提高心肺功能,降低肌张力等,对于脑卒中患者,也有显著的锻炼成效,为早期的脑卒中患者预防异常步态,建立正常步行模式,更好得把握到卒中的“黄金康复期”。



上文提到的新技术——靶向硬膜外脊髓刺激术(TESS),其原型就是功能性电刺激,2008年Lavrov在神经科学杂志上发表一篇文章,文章指出硬膜外功能性电刺激可以改善脊髓损伤大鼠步行功能,其机制是硬膜外电刺激诱导了脊髓步行网络的重塑。但是到目前为止,任何号称可以从根本上重塑脊髓功能的产品都未真正的进入到一种普遍使用阶段。从长远看,外骨骼配合脊髓电刺激反而不失为一个有吸引力的选择。


近段时间,杭州程天科技正与国内重点机构合作,共同探讨神经调控和外骨骼结合的临床成效,希望借助外骨骼的独特优势,未来给患者提供更好的治疗效果。如果该项技术能够取得一定成效,那么外骨骼在中枢神经损伤领域的治疗和康复又会是一个崭新的突破。


无论损伤程度如何,改善步行功能始终是脊髓损伤康复的主要目标之一。审视市面上大部分康复产品,绝大多数是从康复治疗的角度出发,以代偿和辅助作用为主,希望达到治疗和康复密切结合的疗效,外骨骼机器人对比其他传统手段还是有明显的优势,由于骨骼能为患者建立真实的触发模式,从功能上确实提供了一个改变生活的解决方案希望这项技术在未来能够更加普及化和大众化,让更多患者能够真实的享受并且利用高科技开启新的人生。