康復醫療未來趨勢：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

2239

關鍵詞：康復機器人腦機接口智慧醫療個性化康復行業標準

在11月22日的“第三屆南渡江智慧醫療與康復產業高峰論壇上”，國內康復機器人領域的行業專家，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展機遇與挑戰等話題進行了討論。

根據國家衛生健康委員會目標顯示：到2022年，每10萬人口中康復醫師應達到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業（助理）醫師數量僅為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《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患人數達到了1,242萬，并且發病人群呈現年輕化的趨勢。報告顯示，中國平均每10秒就有1人初發或復發腦卒中，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。

上海希潤醫療器械有限公司創始人、總經理孟銘強

上海希潤醫療器械有限公司創始人、總經理孟銘強從腦卒中這一病癥中出發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環境中的普及和應用。

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，能夠實現傳統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環境，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了自主游動，刷新了世界紀錄。該技術的突破為復雜環境與任務下的機器人及智能系統設計提供了全新的思路。

根據孟銘強的介紹，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，其中一些設計展現出前所未有的靈活性。

在此背景下，希潤醫療開發了針對家庭、社區和醫院的不同軟體機器人產品線。其產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元，促進神經重塑。

“康復是一個持續的過程，我們的產品旨在解決手部僵硬問題，通過不斷刺激神經，利用大腦神經可塑性來改善功能。”他介紹說，目前公司產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，控制雙手進行同步動作，以促進大腦重塑。在上海的中山醫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提高了30%；

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

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學帶來新可能，實現更精準、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。

深圳睿瀚醫療科技有限公司總經理萬斌

深圳睿瀚醫療科技有限公司總經理萬斌，圍繞腦機接口和康復機器人方面進行了探討，并以睿瀚醫療應用在不同細分領域的康復機器人產品為例，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。

睿瀚醫療專注于開發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，能夠精確捕捉腦電信息，并從中提取運動想象的相關數據，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通用適配。基于大腦神經元活動的原理，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，睿瀚醫療的機器人基于神經可塑性原理，采用純機械結構，配合多種電極，能實現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人機交互，整合運動、機電、腦電等多模態數據，提升機器人的智能化水平。在AI技術的加持下，該機器人的算法經過深度學習迭代，可實現更精準的人腦運動神經算法提取。

康復機器人的發展機遇與挑戰

康復機器人圓桌環節

圓桌環節由《中國醫療設備》雜志社社長助理、戰略市場部主任于景瑞主持，上海希潤醫療器械有限公司創始人、總經理孟銘強，深圳睿瀚醫療科技有限公司總經理萬斌，同濟大學附屬養志康復醫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展機遇與挑戰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展到連續動作，并且開始實現對動作力度的解碼。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腦機接口的方向發展，這種接口能夠將機器人的感知信息傳遞給大腦，形成信息的閉環反饋。

在康復機器人領域，一個重要的趨勢是協同康復。研究者們正在探索利用腦機接口技術實現運動和認知的協同康復，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。現在，傳統的機械式康復機器人通過AI技術，能夠實現更自然、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結合虛擬現實和生成AI技術，可以創建多樣化的康復場景，實現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展在進步。未來康復機器人的主要發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。軟體機器人的發展標志著從傳統硬體機器人向更靈活機型的轉變。

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

從應用端來看，康復機器人將繼續在手、上肢、下肢、全身等領域發展，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

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，由于家庭環境中缺乏專業人員和急救設備，開展康復活動對企業和醫院都存在風險。

除了安全性，經濟性和便捷性也是關鍵因素。醫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，用戶對表現反饋的需求也很重要。牛文鑫教授指出，經濟水平和文化程度越高，購買意愿越強。

他認為，推動技術發展的策略分為兩種：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，吸引更多行業人士參與；二是耐心等待，即“涼辦”，理解技術發展需要時間，企業和政府應保持耐心和包容，未來自然會逐步實現。

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

·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、醫生認知和病人接受度，關鍵在于宣傳和科普。

中國康復醫學自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品。

對企業而言，了解康復治療機制并開發高質量產品是關鍵。初期不必過分擔憂成本，優質產品會吸引消費者。量化評估是康復事業發展的必要條件，通過數據支持和對照實驗，產品才能獲得認可。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，康復機器人對老年人而言，需確保有效性、易用性、經濟性和社會性。目標是實現立竿見影的效果，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，應采用大數據思維，積累數據以進行運動功能評估。此外，可以借鑒消費電子的成功經驗，通過云服務提升產品的適用性和應用性，使其更廣泛地融入日常生活。