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    60年3次突破,下一代康復機器人該如何發展?
    來源:互聯網   發布日期:2022-07-12 15:40:36   瀏覽:15720次  

    導讀:越是經濟發達的地區,康復行業的發展越是快速。 這是因為隨著生活水平提高,居民的健康意識增強,其對康復醫學的認知也更清楚。 山東省青島市膠州中心醫院王洋、侯玉華發表的論文《腦卒中康復治療的護理配合》顯示:腦卒中患者接受康復治療后,90%的患者能夠...

    越是經濟發達的地區,康復行業的發展越是快速。

    這是因為隨著生活水平提高,居民的健康意識增強,其對康復醫學的認知也更清楚。

    山東省青島市膠州中心醫院王洋、侯玉華發表的論文《腦卒中康復治療的護理配合》顯示:腦卒中患者接受康復治療后,90%的患者能夠自理生活,30%能夠做較輕的工作;未接受康復治療的腦卒中患者,僅有6%的患者能夠自理生活,僅有5%的患者能夠做較輕的工作。

    通過該研究可以看到,康復治療對于患病人群恢復正常生活、回歸社會有巨大幫助。

    基于龐大的人口數據,我國被認為是全球康復需求最大的國家!读~刀》統計數據顯示,2019年我國有康復需求的人數達4.6億人。例如,我國腦卒中患者約為1300萬人,殘疾人總數約為8502萬,其中肢體殘疾達2472萬。

    龐大的患者需求催生了巨大的康復市場,而隨著人口老齡化的加速、國民康復意識的覺醒以及國家政策的強力推動,康復醫療服務行業市場規模將持續增長。

    蛋殼研究院發布的《2019康復產業發展潛力研究報告》顯示:2018年,我國康復醫療市場規模達450億元,預計到2022年將達到1033億元,2018-2022的年復合增長率達23%。

    同時,蛋殼研究院還對康復產業細分領域發展潛力進行綜合評價,認為康復機器人、遠程康復、康復信息化、骨關節康復、康復護理和心肺康復是未來的六大黃金賽道。

    困于技術與理念,傳統外骨骼康復機器人存在三大局限

    康復行業的前途是光明的,但道路是曲折的。一方面,我國康復行業存在康復機構數量少、康復醫師少、康復師水平參差不齊等痛點;另一方面,用于解決上述痛點的傳統外骨骼康復機器人存在一定的局限性。

    事實上,外骨骼是美國軍隊于20世紀60年代專為增強單兵作戰能力而研發的設備。1960年左右,美國通用電氣公司和美國國防先進研究項目局研發出外骨骼設備Hardiman,該設備能使穿戴者的力量增加25倍,但其體積龐大,重達680kg,且供能不足、無法長久續航。

    隨著傳感器、計算機等技術的發展,美國、英國、加拿大等國在20世紀80年代加大了對外骨骼設備的研究。同時,一部分研發團隊基于外骨骼設備支撐人體、帶動人體運動的功能,開始探索將外骨骼技術應用于醫療康復領域。據統計,20世紀90年代初,全球已有至少56個外骨骼康復機器人研究中心。

    公開資料顯示,傳統外骨骼機器人可通過牽拉、支撐等方式幫助截癱等患者重新實現站立、行走、轉身等動作。同時,還可以幫助患者進行一定的康復訓練。

    例如,腦卒中、偏癱等患者可能在早期出現1-2周的軟癱期,且軟癱時間越長,患者的功能恢復越差。通過傳統外骨骼康復機器人進行被動運動,有助于患者肢體功能的恢復,加速患者的康復過程,提升預后效果。

    另外,對于部分患者,如長期臥床者,傳統外骨骼康復機器人可幫助其拉伸肌肉,延緩肌肉萎縮。

    但是,以軍用外骨骼為內核的傳統外骨骼康復機器人,在輔助截癱等患者方面具有顯著價值,但將其用于康復治療,則存在著明顯的局限性。

    首先,傳統外骨骼康復機器人是被動訓練,較主動訓練的康復效果更小。在康復領域,醫學界有一個共識:相比于牽拉式的被動訓練,患者主動訓練的臨床獲益更高。

    被動訓練是指通過牽拉患者肢體等手段,幫助患者按照既定的運動軌跡運動。主動訓練則是指按照患者大腦發出的神經信號輔助患者肢體運動,以重塑其肢體與中樞神經之間的聯系,實現肢體運動功能的恢復。

    其中,傳統外骨骼康復機器人是通過牽拉、支撐等方式幫助患者實現站立、行走、轉身等動作,但其并不能幫助患者實現主動訓練。也因此,其康復效果十分有限。

    其次,傳統外骨骼康復機器人較為笨重、龐大,使用也較為復雜。例如,一部分傳統外骨骼康復機器人需要康復師先進行約1周時間的培訓,再培訓患者多次后,才可以在康復師陪護的情況下使用。

    最后,人體下肢有7個自由度,但傳統外骨骼康復機器人的自由度無法滿足患者需求。例如,一機構研發出的坐臥式外骨骼康復機器人,單下肢具有3個自由度。

    總的來看,傳統外骨骼康復機器人可用于輔助截癱等患者行走、運動,但其要用于康復治療,還需更進一步的優化和突破。

    突破硬件及算法,下一代康復機器人將實現輕便、智能、精準

    對于傳統外骨骼康復機器人在康復領域的局限性,業界普遍認為需研發下一代康復機器人。

    對于下一代康復機器人,丁也博士認為應當需具備以下三個特點:

    第一,下一代康復機器人需更加輕便,使患者穿戴更方便、操作更方便;谳p便的設備,患者可在無康復師輔助的情況下自行穿戴,并自行開展主動康復訓練。

    第二,下一代康復機器人需更加智能,使機器人對患者的動作意圖更加了解,對患者的思維想法更加理解。其智能化水平需要達到:在特定時間和特定情況下,給予患者需要的支持。同時,智能化康復機器人還需實現針對不同患者提供個性化定制康復服務,并適應不同的康復環境,如廣嘗樓道、康復室等。

    第三,下一代康復機器人需更加精準。算法是使機器人更理解患者的動作意圖,準確則是在人機交互過程中,機器人能夠精準的給患者提供輔助。如患者在抬腿1秒時,大腿前側肌肉需要3N力,機器人則在其抬腿1秒時給予大腿前側肌肉3N力。

    說起來容易做起來難。要研發出下一代康復機器人,各企業還需從材料、結構、算法等方面逐一突破。

    在材料上,傳統外骨骼康復機器人較為笨重,使患者穿戴不便、康復師操作不便。對此,丁也博士認為:“康復機器人企業需要探索新材料,確保產品更輕便,并保持支撐性。”

    在硬件結構上,康復機器人企業需要設計出讓患者穿戴更方便、更輕松的整體結構,且這一結構需要考慮到新材料、新驅動器、新算法,實現康復機器人整體的優化。同時,硬件結構還需符合康復機器人的價值。

    丁也博士表示:“下肢康復機器人的價值在于康復,因此,適應癥患者應是有一定肌力、有康復需求的患者,而非截癱等患者;诖,下肢康復機器人的結構不應是傳統的支撐患者全身重量的結構,而應在其康復價值上進行對應的創新。”

    在驅動器上,康復機器人企業需要實現突破,使功率密度更大,即更輕、更小的驅動器能夠釋放更大的能量。

    在算法上,康復機器人需要考慮如何更好地感知用戶的行為方式和行動意圖。

    丁也博士表示:“遠也科技自主研發的智能肌肉外甲在立項之初便是朝著下一代機器人的方向研發的。作為全球首款智能肌肉外甲,其具備輕便舒適、智能定制、精準助力等特性。”

    為了讓醫生及患者深度了解智能肌肉外甲及下一代康復機器人,遠也科技將于2022年7月16日舉辦全球首款肌肉外甲新品發布會。

    屆時,遠也科技邀請的蘇州工業園區管委會主要領導,高瓴創投、碧桂園創投、線性資本、喬貝資本等知名機構的投資人以及國內康復領域頂尖專家,將共同研討智能肌肉外甲的應用及未來。

    *封面圖片來源:123rf

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