專家演講部分

 

　　一、康復機器人分為三個大類：第一大類是和感覺功能有關的康復機器人，比如人工視網(wǎng)膜、人工耳蝸；第二大類是和運動功能有關的康復機器人，狹義上來說，康復機器人百分之八十以上都集中在運動功能上；第三大類和感知語言功能恢復有關。今天重點了解與運動功能有關的康復機器人。

 

　　二、中風高發(fā)病率帶來康復醫(yī)療的巨大市場：中風、脊髓損傷會引起運動的障礙，其中從數(shù)量上來說，中風的影響比例最大。中風，又稱腦卒中，是常見的腦神經(jīng)損傷，發(fā)病率很高。中風又分為兩種，出血性和缺血性即腦溢血和腦梗。我國腦卒中患病率1.82%，未來中風的發(fā)病比例上升會很快，而且年輕化趨勢非常明顯，發(fā)病率會很高，據(jù)預測2020年后中國的中風患者將呈現(xiàn)井噴式增長。由于近年來，飲食生活習慣發(fā)生巨大改變，國人中風發(fā)病率上升快，并且呈年輕化趨勢。由于常規(guī)體檢經(jīng)常忽視頸部血管的檢查，而頸部血管與腦部供血的關系非常重要，我國做頸部血管相關檢查專家少，導致預警機制不夠完善。美國腦卒中相關費用500億美金，我國100億人民幣，并且完全集中在前期的治療和藥物上，中風病人存活時間非常長，期間需要不斷投入，為保障身體健康和生活質(zhì)量，這造就了康復的巨大市場。

 

　　三、康復機器人逐漸投入市場：專業(yè)康復醫(yī)院方面，人工康復效率低，并且投入非常高。近年來，機器人概念開始投入康復市場。運動康復機器人分為兩大類型，一種是功能替代型：代表企業(yè)ReWalk，通過把機器人技術與康復訓練連接，類似于外部穿著鎧甲方式，讓機器人通過預定設置的運動軌跡帶動人體產(chǎn)生運動軌跡。這最早產(chǎn)生于美國國防部，慢慢從軍事進入民用。在世界杯上亮相的腦控機械外骨骼，這種外設機器人優(yōu)勢在于產(chǎn)生的運動穩(wěn)定性好，劣勢在于是一種非常典型的被動訓練，這種訓練相當于用一個硬體和骨骼產(chǎn)生作用力，帶動骨骼按照預定軌跡產(chǎn)生運動。與之相對比的是功能重建型：通過肌肉電刺激方式，讓肌肉產(chǎn)生收縮，讓肌肉帶動骨骼產(chǎn)生運動。通過肌肉不斷刺激興奮，在人腦產(chǎn)生興奮的基礎，就有可能產(chǎn)生康復，這成為了后期做“神工一號”的一個出發(fā)點。

 

　　四、神工一號作用機制：大腦是對側控制的，大腦皮層上有主管肢體運動的特定部分。肢體控制發(fā)生命令的源頭來自于大腦皮層的功能區(qū)，因此可以外置一些電極獲取大腦信號。大腦的康復需要靠不斷的想象，這與電刺激結合，在體外形成完整的人工信息通路，這個通路可以把意念信息解讀出來，驅動安裝在肢體表面的電極產(chǎn)生肌肉收縮，同時這個通路與體內(nèi)本身的通路產(chǎn)生連通的效應，不斷興奮和激活，達到運動康復的效果。七月底，將該技術用于實際病例，并且效果顯著，目前該技術得到國家授權專利四十多項。

 

　　五、神工一號有望帶動康復產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展：隨著“神工一號”的產(chǎn)生，也帶動了整個人工神經(jīng)康復機器人產(chǎn)業(yè)。從2000年以后，人工神經(jīng)康復產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。由于生活模式的改變導致疾病的發(fā)生率高速上漲，同時中國進入老齡化社會，銀發(fā)危機，老年病不斷增加，同時老年人常規(guī)功能退化也可認為是一種疾病，針對他們的康復治療，帶來了相關產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展前景。與“神工一號”研究團隊合作的除了中殘聯(lián)還有中國航天員中心。“天宮二號”中就有“神工一號”研究團隊所做的工作，航天員在失重的環(huán)境下對于康復的需求同樣非常大。

 

　　Q&A部分

 

　　Q1：如何評價功能替代和功能重建這兩類機器人？

 

　　A1：首先明確從功能替代到功能重建其中區(qū)別在于一種是被動的，一種是主動的，是典型的兩代，并且這兩代的意義是飛躍的。當然也不能說康復替代完全沒有意義，要客觀看待它的價值。未來很可能這兩種技術合二為一。我們團隊也在做這些工作，我的兩個博士在哈佛醫(yī)學院正在做腦電方面的工作，還有兩個博士在英國重點做外骨骼機器人和神經(jīng)重建的機器人如何結合。

 

　　Q2：您怎么看日本在這方面也做了用意念機電方法康復修復？

 

　　Q3：您的腦際交互講的都是中風型患者，對于高位截癱的患者有沒有效？

 

　　A3：一樣的，沒有問題。十幾年前在香港大學醫(yī)學院就做了一例高位截癱的警察患者，之后做了很多脊椎損傷的病例。但脊椎損傷有一個問題在于損傷的部位不一樣，中風的病源是血管系統(tǒng)引起的，脊椎損傷是神經(jīng)斷了，它一旦退化和損傷是很難逆轉的，通過形態(tài)學連起來是根本行不通的，所以脊椎損傷很難通過外部的再重建促使它內(nèi)部能夠導通，它本身就是斷的。另外脊椎損傷的病例相比于中風很少，只有少部分病理性，事故性會產(chǎn)生脊椎損傷。最重要的一點是從臨床結果看中風是有康復可能的，所以我的研究結果轉到了中風上。

 

　　Q4：您之前比喻康復好比電話線斷了我們進行修復，我們是通過什么方式進行修復的？

 

　　A4：我們讓它激活，這根線和脊椎損傷完全不同，很多人腦中風引起的神經(jīng)損傷只是休眠性的，我們要做的就是喚醒它，通過反復的激活訓練，內(nèi)部電流也會越來越強。

 

　　Q5：神工一號外觀上看是怎么使用的？

 

　　A5：可以理解成像帽子一樣扣在頭皮上就可以了，將來還可以通過3D打印技術做一個適體的帽子。

 

　　Q6：信號是直接往肌肉里邊傳嗎？

 

　　A6：不是往肌肉里邊傳，是先到一個智能的終端，智能的終端進行信息的解碼，解析之后會把命令傳到肌肉中，刺激電極，電極會產(chǎn)生各種各樣的模式，也就是各種各樣的效果。

 

　　Q7：您覺得“神工一號”離產(chǎn)業(yè)化還有多遠的距離？主要的制約因素和后續(xù)要解決的一些問題是什么？

 

　　A7：并不存在制約的問題。首先在臨床上效果很好，用起來完全沒有問題。只是工藝上需要做的更美觀一些。從技術原理和關鍵技術上不存在制約，并且全部是有自主知識產(chǎn)權的。最終希望做一個國家標準，通過這款產(chǎn)品帶動這個行業(yè)的規(guī)范化。之后要做的是臨床案例的擴大，以及在之后的幾代中將外骨骼整合進來等。

 

　　Q8：這個產(chǎn)品最核心的是哪一部分？

 

　　A8：信號的解析。每個使用者在做之前都有五到八分鐘的測試，通過測試建立及時的密碼本。通過建立一個終端，每時每刻通過接收的信息確定參數(shù)，建立一個模型，通過后期的訓練就可以達到康復效果。