康復醫(yī)療未來趨勢：腦機接口、人工智能融進康復機器人

2024-11-26 來源：國際電子商情

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在11月22日的“第三屆南渡江智慧醫(yī)療與康復產(chǎn)業(yè)高峰論壇上”，國內(nèi)康復機器人領域的行業(yè)專家，針對腦卒中軟體康復機器人、腦機接口+康復機器人趨勢，以及康復機器人的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)等話題進行了討論。

根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會目標顯示：到2022年，每10萬人口中康復醫(yī)師應達到6人、康復治療師應達到10人。然而，截至2019年，我國每十萬人配備的康復執(zhí)業(yè)（助理）醫(yī)師數(shù)量僅為4.6人。

此外，國務院也提出了到2025年，每10萬人口中康復醫(yī)師達到8人、康復治療師達到12人的目標。在康復理療師短缺的背景下，康復機器人成為了重要的解決方案。

軟體機器人在于腦卒中康復中的應用

根據(jù)《中國腦卒中防治報告（2023）》，中國40歲及以上人群中腦卒中的現(xiàn)患人數(shù)達到了1,242萬，并且發(fā)病人群呈現(xiàn)年輕化的趨勢。報告顯示，中國平均每10秒就有1人初發(fā)或復發(fā)腦卒中，每28秒就有1人因腦卒中離世。

在幸存者中，由于康復效果欠佳，約75%的人留下了后遺癥，其中40%的人重度殘疾。而國外腦卒中患者群體中，約有70%-80%的人能恢復基本生活能力。對比之下，我國在腦卒中康復方面仍存在較大的提升空間。

上海希潤醫(yī)療器械有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理孟銘強

上海希潤醫(yī)療器械有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理孟銘強從腦卒中這一病癥中出發(fā)介紹了康復機器人的應用情況及趨勢。他指出，外骨骼康復機器人為腦卒中患者的運動功能恢復提供了重復性、一致性和可量化的訓練，其特性對于促進神經(jīng)可塑性和功能恢復至關重要。但是這類機器人的復雜性、高昂的成本，以及較大的占地面積，限制了其在家庭和社區(qū)環(huán)境中的普及和應用。

如今，研究人員和工程師正在探索更為便捷、柔軟舒適的康復機器人技術。軟體機器人由柔軟材料制成，能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)機械難以達到的靈活性和適應性。這類機器人的小巧和柔軟特性使其更適合家庭和社區(qū)環(huán)境，為患者提供更加個性化、舒適的康復體驗。

2019年，浙江大學航空航天學院的李鐵風教授團隊與之江實驗室的合作，成功研制了無需耐壓外殼的仿生軟體智能機器人，并在馬里亞納海溝實現(xiàn)了自主游動，刷新了世界紀錄。該技術的突破為復雜環(huán)境與任務下的機器人及智能系統(tǒng)設計提供了全新的思路。

根據(jù)孟銘強的介紹，軟體機器人技術仍處于探索階段，但在某些特定領域已經(jīng)開始得到應用，如精密抓取等。軟體機器人的天然柔韌性，使其能夠在不造成傷害的情況下，可實現(xiàn)有效的抓取操作。

同時，軟體機器人在腦機接口手術領域也顯示出了巨大的潛力。例如，上海交通大學在軟體機器人領域積累了豐富的經(jīng)驗，特別是在手功能和上肢康復方面進行了大量的嘗試。實驗室中，不同結構和概念的軟體機器人被廣泛探索，其中一些設計展現(xiàn)出前所未有的靈活性。

在此背景下，希潤醫(yī)療開發(fā)了針對家庭、社區(qū)和醫(yī)院的不同軟體機器人產(chǎn)品線。其產(chǎn)品結合了高效的康復技術，如機電集成、電刺激和腦機接口，以激活患者的大腦神經(jīng)元，促進神經(jīng)重塑。

“康復是一個持續(xù)的過程，我們的產(chǎn)品旨在解決手部僵硬問題，通過不斷刺激神經(jīng)，利用大腦神經(jīng)可塑性來改善功能。”他介紹說，目前公司產(chǎn)品已成功應用于腦卒中和燒傷患者的康復。“我們與臨床專家合作，通過鏡像康復和磁刺激等技術，實現(xiàn)了良好的康復效果。”

比如，主動和被動手套可以提供精確的手指操控訓練，幫助患者恢復手指的精細運動能力；

又如，在鏡像功能中，通過高精度陀螺儀采集姿態(tài)，控制雙手進行同步動作，以促進大腦重塑。在上海的中山醫(yī)院進行的臨床實驗表明，在進行5個周期的治療后，患者的功能改善指數(shù)提高了30%；

此外，希潤醫(yī)療正在同步開發(fā)腦機接口相關產(chǎn)品，包括侵入式(植入式)腦機接口，并正與同行合作以實現(xiàn)運動意圖的識別。

腦機接口+人工智能融進康復機器

腦機接口（BCI）和康復機器人的結合為康復醫(yī)學帶來新可能，實現(xiàn)更精準、個性化的康復訓練，提高康復效果。這種結合被視為康復醫(yī)學的未來趨勢，已從運動功能恢復擴展到情緒識別、認知訓練等多個領域。

深圳睿瀚醫(yī)療科技有限公司總經(jīng)理萬斌

深圳睿瀚醫(yī)療科技有限公司總經(jīng)理萬斌，圍繞腦機接口和康復機器人方面進行了探討，并以睿瀚醫(yī)療應用在不同細分領域的康復機器人產(chǎn)品為例，介紹了融合了腦機接口、人工智能技術的康復機器人的最新進展。

睿瀚醫(yī)療專注于開發(fā)基于腦機接口技術的康復機器人，其自研的無線腦電采集系統(tǒng)，能夠精確捕捉腦電信息，并從中提取運動想象的相關數(shù)據(jù)，進而轉化為對外部設備的控制信號。

同時，該公司還獨立研發(fā)康復機器人，可通過腦電信息進行操控，并與市場上其他外骨骼機器人實現(xiàn)通用適配。基于大腦神經(jīng)元活動的原理，其康復機器人專注于腦卒中患者的肢體和腦神經(jīng)康復訓練。

目前，市場上主要的康復機器人，包括末端牽引式和手部康復機器人。

在手部康復領域，睿瀚醫(yī)療的機器人基于神經(jīng)可塑性原理，采用純機械結構，配合多種電極，能實現(xiàn)24種精細動作；上下肢主被動機器人響應腦機指令，與第三方上肢機器人合作，幫助患者進行書寫等精細動作，同時也可用于腳部康復；

此外，萬斌還介紹公司下一代機器人將聚焦多模態(tài)人機交互，整合運動、機電、腦電等多模態(tài)數(shù)據(jù)，提升機器人的智能化水平。在AI技術的加持下，該機器人的算法經(jīng)過深度學習迭代，可實現(xiàn)更精準的人腦運動神經(jīng)算法提取。

康復機器人的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)

康復機器人圓桌環(huán)節(jié)

圓桌環(huán)節(jié)由《中國醫(yī)療設備》雜志社社長助理、戰(zhàn)略市場部主任于景瑞主持，上海希潤醫(yī)療器械有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理孟銘強，深圳睿瀚醫(yī)療科技有限公司總經(jīng)理萬斌，同濟大學附屬養(yǎng)志康復醫(yī)院轉化研究中心主任、特聘教授牛文鑫，中國科學院深圳先進技術研究院副教授王輝教授，上海交通大學王寬誠講席教授楊國源為嘉賓。

大家圍繞康復機器人的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)方面的話題進行了討論。

·腦機接口、人工智能在康復機器人領域的應用

王輝教授分別針對腦機接口、人工智能在康復機器人的應用現(xiàn)狀做了分享。

在康復機器人領域，腦機接口技術已成為解碼運動意圖的關鍵。這一技術已從解碼離散動作發(fā)展到連續(xù)動作，并且開始實現(xiàn)對動作力度的解碼。隨著自由度的增加，腦機接口的應用更加廣泛。

浙江大學在腦機接口的研究中取得了突破，實現(xiàn)了通過腦機接口控制老鼠走迷宮，并將這一技術應用于康復機器人。目前，王輝教師的團隊正朝著閉環(huán)腦機接口的方向發(fā)展，這種接口能夠將機器人的感知信息傳遞給大腦，形成信息的閉環(huán)反饋。

在康復機器人領域，一個重要的趨勢是協(xié)同康復。研究者們正在探索利用腦機接口技術實現(xiàn)運動和認知的協(xié)同康復，以提供更全面的治療方案。

針對AI技術在康復機器人的應用現(xiàn)狀，王輝教授說，AI在康復機器人中的應用極大地提升了人機交互的強度和效果。現(xiàn)在，傳統(tǒng)的機械式康復機器人通過AI技術，能夠實現(xiàn)更自然、精準和安全的交互。這依賴于從人體直接獲取信號，以及對各種運動感知的準確性。

AI結合虛擬現(xiàn)實和生成AI技術，可以創(chuàng)建多樣化的康復場景，實現(xiàn)全周期的康復機器人應用。AI的目標是全面改造康復機器人的功能，賦予它們類似人類的理解、決策和感知能力。

在王輝教授看來，康復機器人作為一個平臺，實際上是結合各個學科和技術發(fā)展在進步。未來康復機器人的主要發(fā)展趨勢包括技術進步和應用領域的擴展。

在技術方面，傳感技術的提升將增強康復機器人的功能，如從僅感知運動信息到更復雜的交互。軟體機器人的發(fā)展標志著從傳統(tǒng)硬體機器人向更靈活機型的轉變。

在康復醫(yī)學領域，機器人將整合新興康復方法和理念，如虛擬現(xiàn)實和生成人工智能，以及數(shù)字療法。

從應用端來看，康復機器人將繼續(xù)在手、上肢、下肢、全身等領域發(fā)展，并擴展到外骨骼和假肢等代償技術。

同時，臨床端的進步同樣關鍵，需不斷證明康復機器人的臨床有效性和易用性。

·康復機器人進家庭的幾大特性和挑戰(zhàn)

牛文鑫教授指出，智能康復的設備在家庭設計中需要考慮安全性、經(jīng)濟型和便利性。

其中，安全性在康復過程中至關重要，由于家庭環(huán)境中缺乏專業(yè)人員和急救設備，開展康復活動對企業(yè)和醫(yī)院都存在風險。

除了安全性，經(jīng)濟性和便捷性也是關鍵因素。醫(yī)院購買設備可能不受價格限制，但家庭用戶對價格更為敏感，價格超過一萬元的設備難以普及。

人性在康復設備設計中至關重要。家庭康復的魅力在于親人的陪伴，因此，設備的溫馨和人性化不可或缺。此外，用戶對表現(xiàn)反饋的需求也很重要。牛文鑫教授指出，經(jīng)濟水平和文化程度越高，購買意愿越強。

他認為，推動技術發(fā)展的策略分為兩種：一是積極宣傳，即“熱辦”，通過大型活動和媒體宣傳，提高社會對技術進步的認識，吸引更多行業(yè)人士參與；二是耐心等待，即“涼辦”，理解技術發(fā)展需要時間，企業(yè)和政府應保持耐心和包容，未來自然會逐步實現(xiàn)。

萬斌從醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)角度分析說，廠商在開發(fā)產(chǎn)品時要優(yōu)先注重安全性，如手工機器人，必須加入緊急停止開關以保護使用者。同時，經(jīng)濟性也是康復機器人企業(yè)必須要解決的問題，尤其是在院端與消費設備之間。此外，便攜性也是關鍵，產(chǎn)品需要適應家庭使用場景，以響應國家智慧養(yǎng)老和康復的倡議。

·從個體治療擴展到群體的健康管理

楊國源教授表示，康復領域的發(fā)展需從個人擴展到群體管理。康復涉及人和物兩大方面，其中人的因素包括政府支持、醫(yī)生認知和病人接受度，關鍵在于宣傳和科普。

中國康復醫(yī)學自2008年汶川地震后興起，但存在認知不足和資源分配不均的問題。康復科與神經(jīng)科的治療方法需整合，以提高療效。病人對康復治療的重要性認知不足，常選擇性價比低的產(chǎn)品。

對企業(yè)而言，了解康復治療機制并開發(fā)高質(zhì)量產(chǎn)品是關鍵。初期不必過分擔憂成本，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品會吸引消費者。量化評估是康復事業(yè)發(fā)展的必要條件，通過數(shù)據(jù)支持和對照實驗，產(chǎn)品才能獲得認可。雖然康復被認為需長期投入，但積極推動人和產(chǎn)品兩方面的進步，有助于康復機器人更快融入社會。

王輝則強調(diào)，康復機器人對老年人而言，需確保有效性、易用性、經(jīng)濟性和社會性。目標是實現(xiàn)立竿見影的效果，如同手術一樣。同時，設計要簡便，以便老年人容易使用。為了從個體康復轉向群體康復，應采用大數(shù)據(jù)思維，積累數(shù)據(jù)以進行運動功能評估。此外，可以借鑒消費電子的成功經(jīng)驗，通過云服務提升產(chǎn)品的適用性和應用性，使其更廣泛地融入日常生活。