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天生具有柔性外骨骼的中風(fēng)患者有望恢復(fù)其運(yùn)動(dòng)功能。在自然界中,蝦、蟹、昆蟲等節(jié)肢動(dòng)物具有堅(jiān)韌的外骨骼,具有保護(hù)和支撐內(nèi)部結(jié)構(gòu)、抵御外界惡劣環(huán)境和自我修復(fù)的功能。
現(xiàn)在外骨骼已經(jīng)逐漸融入人類生活,比如被用于部隊(duì)野外訓(xùn)練、工人搬運(yùn)重物、癱瘓病人的肢體康復(fù)等等。
軟骨骨從科幻變成了現(xiàn)實(shí)?!?br/】哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院電氣測(cè)量技術(shù)與智能控制研究所曹天傲博士介紹,現(xiàn)有的硬骨頭,類似于機(jī)器人的剛性結(jié)構(gòu),限制了人體的自然運(yùn)動(dòng),使人體關(guān)節(jié)難以與硬外骨骼的關(guān)節(jié)完美貼合,會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的不適,甚至長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)勞損。相比之下,柔性外骨骼是一種可穿戴的柔軟裝置,可以包裹在肢體周圍,與人體的肌肉和韌帶平行,通過(guò)特定的載荷路徑將拉力傳遞給人體,在關(guān)節(jié)處產(chǎn)生輔助力矩。柔性骨固有的柔順性使其慣性極低,始終與生物關(guān)節(jié)協(xié)同工作。
基于這些特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了開創(chuàng)性的柔性外骨骼原型。比如美國(guó)哈佛大學(xué)電纜驅(qū)動(dòng)的軟腳踝,日本廣島大學(xué)基于氣動(dòng)凝膠肌肉的軟肘,都是在實(shí)驗(yàn)室里出現(xiàn)的。與此同時(shí),英國(guó)利茲大學(xué)與中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作,初步設(shè)計(jì)開發(fā)了一款用于家庭腦卒中康復(fù)的低成本柔性下肢外骨骼。其核心技術(shù)是采用氣動(dòng)肌肉法對(duì)患者肢體進(jìn)行定量評(píng)估。此外,一些安裝在骨骼中的生物傳感器也可以在人體運(yùn)動(dòng)時(shí)捕捉肌肉電信號(hào)。
借助伸縮式外骨骼,一系列故事只能出現(xiàn)在過(guò)去的科幻小說(shuō)中,可以在地球上重現(xiàn),有望改寫人類的認(rèn)知。特別是在腦卒中康復(fù)方面,柔性外骨骼非常有可能帶來(lái)革命性的突破。
腦卒中患者有望恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。
哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科謝教授指出,全球每年新增腦卒中患者約1500萬(wàn),其中死亡500多萬(wàn)。據(jù)黑龍江省中醫(yī)藥協(xié)會(huì)眩暈分會(huì)會(huì)長(zhǎng)介紹。腦梗死引起的腦組織損傷主要是神經(jīng)細(xì)胞損傷,導(dǎo)致神經(jīng)通路堵塞,使大腦無(wú)法有效控制肢體按照個(gè)人意愿活動(dòng)。因此,通常會(huì)引起偏癱、肌肉萎縮等。的患者,從而導(dǎo)致感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能障礙,而運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者往往累及雙側(cè)肢體不對(duì)稱,最終導(dǎo)致四肢癱瘓。在這些患者中,25%-74%需要各種輔助設(shè)備或完全依靠護(hù)理人員進(jìn)行日?;顒?dòng)。目前傳統(tǒng)的康復(fù)治療一般依靠康復(fù)理療師對(duì)患者肢體進(jìn)行手動(dòng)被動(dòng)訓(xùn)練,訓(xùn)練策略單一。這種康復(fù)需要理療師付出大量的體力勞動(dòng),但患者往往很難得到足夠強(qiáng)度和頻率的康復(fù)訓(xùn)練。
對(duì)于上述問(wèn)題,使用柔性外骨骼設(shè)備進(jìn)行康復(fù)治療可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。如果放在患者患肢上,可以根據(jù)具體程序重復(fù)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。特別是疫情防控期間,患者不能去醫(yī)院,也不能住在偏遠(yuǎn)的海島或山村。醫(yī)生也可以利用互聯(lián)網(wǎng)搭建遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái),指導(dǎo)患者穿戴可重構(gòu)外骨骼服裝,在家接受相應(yīng)的個(gè)性化康復(fù)訓(xùn)練。醫(yī)生也可以在線監(jiān)測(cè)整個(gè)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程,出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)根據(jù)患者反饋及時(shí)評(píng)估干預(yù)。謝認(rèn)為,在外骨骼的幫助下,腦卒中患者將有望逐漸恢復(fù)原有的運(yùn)動(dòng)功能,打通神經(jīng)通路,重塑神經(jīng)系統(tǒng),逐步回歸病前狀態(tài),回歸社會(huì)。
曹天傲表示,在不久的將來(lái),人們穿著柔軟的外骨骼可能會(huì)像每天穿衣服一樣簡(jiǎn)單舒適。軟骨外骨骼不僅可以幫助正常人更有活力,行動(dòng)更靈活,還可以幫助因中風(fēng)、漸凍癥、嚴(yán)重脊髓灰質(zhì)炎、嚴(yán)重車禍而偏癱的特殊人群擺脫困境,開始更美好的生活。