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下(xià)肢外骨骼機器人(rén)在脊髓損傷中的(de)應用(yòng)研究進展

日期：2024-06-24 浏覽次數：735

前言

脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）是一種緻殘性疾病，以感覺、運動和(hé)自主神經功能障礙爲主要表現，使患者的(de)家庭和(hé)社會背負了(le)沉重的(de)經濟負擔。目前全球SCI呈現高(gāo)發趨勢，疾病負擔日益加重，我國亦爲SCI高(gāo)發生率國家，我國SCI患者超過300多(duō)萬例，每年新增患者病例更是高(gāo)達9萬例。許多(duō)SCI患者伴有行走功能障礙，終身被限制在輪椅上，從而産生一系列并發症，如體位性低血壓、痙攣、骨質疏松、肌肉萎縮、疼痛、心理(lǐ)障礙、認知障礙和(hé)病理(lǐ)性骨折等，導緻生存質量下(xià)降。據統計，全球每年約有2700萬患者患有SCI後遺症，每個(gè)SCI患者平均每年花費約7萬美(měi)元。

對(duì)于SCI患者，恢複運動能力是重中之重。據相關研究報道，傳統的(de)康複訓練存在消耗人(rén)力資源、訓練時(shí)不具備可(kě)重複性和(hé)持續性、患者缺乏主動性等缺點，因此療效有限。下(xià)肢外骨骼機器人(rén)則另辟蹊徑，通(tōng)過輔以外部助力系統，從機械輔助的(de)角度幫助SCI患者恢複活動能力。本文旨在就下(xià)肢外骨骼機器人(rén)在SCI中的(de)應用(yòng)研究進展進行綜述，以期爲SCI患者術後的(de)康複基礎研究及臨床治療方案提供一定的(de)參考和(hé)借鑒。

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)簡介及工作原理(lǐ)

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)是一種模仿自然界中外骨骼生物(wù)，并結合康複醫學、運動生物(wù)力學、人(rén)體工程學、控制理(lǐ)論、信息處理(lǐ)技術等原理(lǐ)設計的(de)仿生機器人(rén)，可(kě)佩戴在人(rén)體下(xià)肢上，在用(yòng)戶控制下(xià)完成特定任務。該設備可(kě)輔助各種SCI合并下(xià)肢運動功能障礙患者重新站立及行走。

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)主要由感知系統、控制系統、驅動系統、人(rén)機交互系統以及能源系統五大(dà)關鍵系統組成，可(kě)通(tōng)過安裝在患者肢體上的(de)傳感器獲得(de)各項數據（包括各種能量、角度以及扭矩等）或生物(wù)電信号，并将這(zhè)些信息傳輸至中央控制處理(lǐ)器，經過控制器内部接受、計算(suàn)、分(fēn)析、編碼，轉換爲控制外部設備的(de)指令，再傳遞到驅動系統，最終由驅動系統帶動外骨骼的(de)行動，實現人(rén)與外界的(de)交流以及對(duì)外部環境的(de)控制。

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)在SCI中的(de)臨床應用(yòng)

大(dà)量的(de)臨床證據表明(míng)，SCI患者的(de)機器人(rén)輔助步态訓練可(kě)促進身體代償功能和(hé)神經的(de)可(kě)塑性，不僅有效安全，還(hái)可(kě)以減少褥瘡、肺部感染、骨質疏松、心肺及尿路感染等多(duō)系統并發症的(de)發生率，提高(gāo)患者的(de)生存質量，降低康複護理(lǐ)成本。

維持姿勢以及身體平衡

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)可(kě)爲SCI患者提供一定的(de)助力，輔助患者被動或主動康複訓練，激活軀幹肌群，使患者在姿勢控制和(hé)運動策略學習(xí)中産生積極作用(yòng)。

改善異常步态和(hé)輔助行走

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)可(kě)以給患側提供一定的(de)助力，降低患側下(xià)肢肌肉張力，糾正其足内翻等畸形，從而顯著增加步長(cháng)、耐力以及步速，減少支撐相時(shí)間，最終達到改善SCI患者異常步态的(de)目的(de)。

心肺功能的(de)改善

長(cháng)時(shí)間的(de)下(xià)肢外骨骼機器人(rén)輔助行走可(kě)産生中等強度的(de)運動水(shuǐ)平，提供足夠的(de)刺激來(lái)增強SCI人(rén)群的(de)心血管功能，提高(gāo)耗氧量和(hé)心率，促進血液循環，降低患心血管疾病的(de)風險并改善身體健康狀況。

降低壓瘡的(de)發生率

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)輔助SCI患者重新站立行走，可(kě)有效降低壓瘡的(de)發生率，同時(shí)促進胃腸蠕動，改善排便。

生存質量的(de)改善

下(xià)肢外骨骼機器人(rén)輔助SCI患者完成部分(fēn)日常活動，提高(gāo)患者的(de)生活自理(lǐ)能力，有助于改善SCI患者的(de)身體表征，從而減少心理(lǐ)困擾及降低心理(lǐ)疾病的(de)發生率，改善生存質量。

結論

綜上所述，下(xià)肢外骨骼機器人(rén)技術的(de)出現可(kě)以從三個(gè)方面使SCI人(rén)群受益：

（1）高(gāo)強度的(de)重複步态訓練可(kě)以幫助他(tā)們提高(gāo)和(hé)恢複行走能力；

（2）可(kě)以減少對(duì)康複師體力勞動的(de)需求，提高(gāo)康複效率，縮短康複療程；

（3）可(kě)以減少SCI繼發性并發症，提高(gāo)生存質量，緩解家庭及社會經濟負擔。外骨骼機器人(rén)作爲SCI康複手段之一，如今正逐漸朝向多(duō)元化(huà)、智能化(huà)和(hé)個(gè)體化(huà)發展。

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