近日，在第五届浙江国际健康产业博览会(以下简称“健博会”)养老康复成果展区的浙江大艾机器人科技有限公司展台前，一台艾动双足型下肢外骨骼康复训练机器人吸引了参观者驻足体验。这是一款双足型外骨骼机器人，外型酷似人类的下肢，可以进行快速适配，机器人的腿杆采取特殊工艺，可以非常方便快捷地调节，无需费时费力进行拆卸工作，只需调节腿杆长度和腰部宽度就可以提供给不同体形的患者使用。此外，还可以带动患者在不同环境下行走，上下楼梯、公园里散步再也不是遥不可及的梦。
据现场工作人员介绍，艾动双足型下肢外骨骼康复训练机器人曾助力两名患者参与“公益助残”马拉松，创造了零下8℃高海拔日行7公里、单日累计行走9.7公里、9天行走全马42.22公里、跨越行程最长达5000余公里等多项世界纪录，被誉为“钢铁侠”。
我国每年新发现下肢运动功能障碍的患者多达数百万人，由于医疗资源和康复治疗技术上的限制，致使很多患者不具备行走能力，日常生活受到影响。然而，我国康复产业的发展较晚，目前正处于成长阶段。据相关研究报告，中国2017年康复市场规模是380亿元，而早在2013年，美国康复产业就已高达2000亿美元。
智能康复设备高效改善患者生活
在人工智能、机器人、大数据、云计算、物联网等新一轮科技革命的今天，医疗康复借着新科技的东风，率先竖起了大健康产业的风向标。康复机器人作为前沿智能技术，逐渐迈入产学研用融合一体的新时代，成为家庭健康和美好生活举足轻重的贴心助手。
“人口老龄化，失能人越来越多，数据显示，我国60岁及以上人口近2.5亿人，失能老年人超过4000万，对专业的医疗护理和照护服务有庞大的刚性需求。”浙江省康复中心主任、杭州医学院康复研究所所长叶祥明认为，随着我国人口老龄化快速发展，老年健康服务需求不断增加，靠康复治疗师、护理人员等人工进行操作已无法满足刚需，这就需要智能设康复设备辅助。
叶祥明表示，智能康复设备临床应用中需要借助人工智能、外骨骼、云计算、大数据、环境支持以及远程康复等多方面的支持，其中外骨骼在智能康复设备临床应用中较为热门。之所以如此这就不得不提2014年巴西世界杯开幕式。
在2014年巴西世界杯开幕式上负责开球的不是著名足球明星，而是一名瘫痪少年。这名瘫痪少年借助先进的机械外骨骼结构，通过大脑意识从轮椅上站起来大脚开球。这是科技史上首次实现机械外骨骼结构受瘫痪患者大脑活动的控制。
这套装置通过患者大脑意识活动性进行控制，大脑活动性被放置在患者大脑皮层上的电极探测到后，信号将无线传输至使用者携带的计算机系统上，再转换成机械动作。传感器结合机械外骨骼结构，能够将触觉、温度和力量信息反馈至使用者，相关的信息可反馈在视频显示器或者振动电机上。
外骨骼，这一美国科幻大片式的尖端概念，在几年前对我国众多下肢功能障碍人群来说还是镜花水月，不过这两年却已呈现爆发的态势。
“曾经有位确诊为脊髓损伤，神经损伤平面诊断为胸6的患者，使用了外骨骼设备后现在已经开始走路了，这对高位截瘫的患者是巨大的福音。”叶祥明说，外骨骼最早被运用在军事领域，美国研发的“机器人短裤”可以让穿戴者行走和跑步更加轻松。测试显示，该设备可识别穿戴者的步态，并提供相应协助，使其行走时的能耗降低9.3%，跑步时的能耗降低4%。
目前外骨骼设备运用最多的当属医疗康复领域。以浙江大艾机器人科技有限公司为例，其独立开发的下肢外骨骼康复训练机器人是一种新型的基于AI控制技术的智能化康复设备，可在多关节、多自由度、多速度的模式为下肢运动功能障碍患者提供主被动结合的康复训练，高效促进下肢运动功能障碍患者的康复。
此外，另一个备受外关注的就是物流搬运场景。京东在2017年就为旗下员工配备了外骨骼机器人，京东的外骨骼机器人运用了压力传感器、陀螺仪、无线传导等技术和仪器，凭借动力学原理，帮助工人减轻负重，减少身体损伤，并大幅度提升效率。借助外骨骼设备的动力系统，即便是女性员工也能轻松搬运15公斤的货物。
除了外骨骼，叶祥明认为，环境支持性系统对智能康复设备影响也很大，最典型的莫过于用虚拟现实VR技术进行康复。以真实“沉浸感”为最大特点的VR技术正在成为戒毒人员斩断“心理毒瘾”的好帮手。
叶祥明举例说，目前浙江省戒毒管理局用于治疗冰毒滥用成瘾的虚拟现实毒瘾评估和矫治系统已在省内一些强制隔离戒毒所投入应用。“第一部分短片的内容是戒毒人员熟悉的环境，类似酒吧一样，唤起他们对吸食毒品时的记忆。第二部分短片就开始展示吸食毒品的严重后果，如并发症、副作用等，在临床治疗上称之为厌恶治疗。第三部分是日常生活、家庭生活的美好场面，这一阶段称为回归治疗。”
叶祥明表示，5G技术必将给康复医疗设备带来巨大变化，这对于康复设备厂家是大好时机，届时很多康复方式也将发生改变。
脑机接口技术让“意念控制”走向现实
发出意念，就帮你实现。科幻大片中的“意念控制”正逐步从科幻走向现实，脑机接口技术便是这类“超能力”的技术基础。今年7月，特斯拉CEO马斯克旗下神经技术初创公司发布了脑机接口系统，芯片可直连大脑。目前已在瘫痪人群中植入该设备，来帮助他们更好地控制手机或计算机设备。
浙江大学求是高等研究学院副教授许科帝介绍，脑机接口技术是将信息在生物大脑和机器智能之间的交换通道。脑机接口技术提供了生物大脑与机器智能之间的信息交互方式，在大脑与机器之间建立直接的通道。
许科帝说，如果一个人瘫痪或是丧失了行走能力，可以让他坐轮椅，轮椅对他的行走来说就是功能替代，能替代他的行走能力。轮椅可以用手控制，但当人连手也不能动时，唯一的办法就是用大脑控制。“这个时候，脑机接口就可以做到大脑直接操控轮椅的运动行为，操控机器指令，只要大脑给轮椅发出前进、左右转向和停止等命令就可以做基本的操作，这便是功能替代。”
脑机接口技术除了功能替代以外，还可以做到功能恢复。许科帝说，如果你受了伤，比如肌肉受到了损伤，这时候用脑机接口方法可以将人体功能重新恢复，起到一个康复作用。而功能增强不仅仅只是针对损伤病人或是残疾人的，即便是正常人也可以。
目前，福特汽车工厂的工人已经配备了外骨骼系统，可以帮助需要进行重复劳动的员工减轻疲劳、减少受伤概率。许科帝举例说，如果工厂工人在做汽车装配线，正常情况下不可能轻轻松松举起车门，有了外骨骼就可以做到功能增强，减轻重量。而脑机接口技术可以将指令输给外骨骼系统，在开车时也可以做疲劳检测，这便是功能增强。
许科帝表示，脑机接口最重要的一步是将大脑里的信息读出来，常见的方法是头皮脑电，这是医院里最常见的设备或技术。“最近几年脑机接口技术已经大量被应用在肢体功能康复过程中，它不仅仅是一个功能的替代或增强作用，更多的是一个功能恢复作用。”许科帝说，这一种基于运动想象脑机接口的康复系统。
目前，浙江大学求是高等研究院与浙大二院在脑机接口方面的合作研究在国内处于领先水平，已经成功让猴子通过意念控制机械臂，也在病人头部植入过电极，让病人用意识控制机械臂进行“剪刀石头布”等二维动作。许科帝解释说，当人脑产生某一动作的想法时，这种想法会以电传导的方式在特定神经元细胞之间传导，并最终在感觉运动区形成具有一定电信号特征的神经冲动，用来指导这一动作的信号发放，通过神经纤维传导至手、脚等产生动作的肌肉，完成动作的实现过程。
中风是中国人的高发疾病，很多患者中风之后会发生偏瘫。许科帝表示，通过脑机接口技术，脑机智能主动康复可以帮助患者恢复正常的生活节奏。中风实际是运动区神经细胞死亡，但基于未死亡部分神经细胞的可塑性，通过脑机接口设备采集、分析大脑发出的指令，通过机械臂等设备执行命令。机械臂帮助患者，并不是简单地帮助患者运动，而是通过大脑控制机器人的机械臂，该执行动作也会反馈给大脑，最终使患者重新“学会”这一动作，帮助中风病人更好地治疗偏瘫后遗症。
“类似的技术在未来有可能帮助到人类更好地去利用、调控、增强脑，使得脑可以重新获得康复，这样才能使得相应的疾病得到更好的治疗。”许科帝相信，在不久的将来，这些装置和技术会逐步成为非常常见的方案，甚至走在大街上都能发现瘫痪或者残疾人的身上装了芯片，帮助到他们更好地生活。 本报记者林洁
