外骨骼机器人是康复设备智能、精准、个性化的发展方向(上)

中关村产业研究院

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外骨骼机器人是康复机器人领域技术壁垒和智能化水平最高的机器人。

的作者:药链圈

近年来,随着人口老龄化的加剧、疾病结构的变化以及运动损伤的增加,康复医疗需求在全球均呈现出爆发式的增长态势,而我国的康复医疗服务市场规模可达千亿。目前我国脑卒中患者人数近2000万,且有1000余万人因疾病导致行走障碍,甚至丧失行走能力。但研究表明,经过康复治疗后,90%的脑卒中存活患者能重新恢复步行和生活自理能力,此外30%的存活患者可恢复部分工作能力。面对急剧上升的康复服务需求,国内现有的综合医院康复中心、康复专科医院、设备、治疗师等服务资源出现了大量缺口。

康复机器人适合执行长时间简单重复的运动任务,具有良好的运动一致性,能够保证康复训练的强度和效果,并通过相对标准化的治疗过程更好地帮患者实现功能改善。在康复治疗过程中引入机器人能够提升康复训练效率、减轻治疗师工作负担,有助于实现康复治疗过程标准化,促进患者持续完成既定康复训练计划,有效解决康复服务资源严重不足的问题。机器人将成为康复医疗发展的方向与必然趋势。

一、康复机器人的应用场景

(一)主要分类

康复机器人是一种辅助人体完成肢体动作,实现助残行走、康复治疗、负重行走、减轻劳动强度等功能的医用机器人,要针对患有脊髓脊柱损伤、脑卒中损伤、脑外伤等疾病的残障人士,及失能及失智人群,如瘫痪、老年痴呆、阿尔兹海默症等,可分为辅助替代型和训练治疗型机器人

辅助替代型机器人主要面向老年群体和残疾群体,针对患有老年慢性病以及永久残疾患者等存在行动障碍的人群,主要包括外骨骼机器人、上下肢康复机器人和移动式机器人。训练治疗型机器人主要面向术后康复群体,针对具有四肢、脊椎等术后康复人群的复健需求,辅助运动和锻炼的上下肢康复机器人和肢体训练机器人。其中,外骨骼机器人为康复机器人的发展趋势,也是国内的创新研发热门领域

图:康复机器人的主要分类

资料来源:上海康复机器人路线图研究报告

(二)外骨骼机器人

在康复医疗领域引入现代高科技,能够有效助力智能康复医疗行业发展:采用生物反馈、全新数字摄影、生物芯片、生物传感、微电子脉冲、人工智能以及分子设计和模拟技术等,形成康复医疗产业系统化、智能化管理。

外骨骼机器人是康复机器人领域技术壁垒和智能化水平最高的机器人,涉及众多交叉学科,产品涉及传感、控制、机械动力、人机交互、工业设计等领域,涵盖人体生物力学、临床医学、人体工程学、神经电生理等学科。当前市场基本由外国企业垄断,我国康复机器人产品在外骨骼机器人领域尚处于起步阶段,上市产品较少,当前仍主要以上肢康复和下肢康复训练机器人为主。

(三)临床应用优势

在临床应用方面,康复机器人的优势主要包括运动重复性及一致性好,训练模式丰富和训练反馈效果好等三个方面。首先,机器人更适合执行长时间简单重复的运动任务,能够保证康复训练的强度、效果与精度,且具有良好的运动一致性。第二,康复机器人具备可编程能力,可针对患者的损伤程度和康复程度,提供不同强度和模式的个性化训练,増强患者的主动参与意识。第三,康复机器人通常集成了多种传感器,并且具有强大的信息处理能力,可以有效监测和记录整个康复训练过程中人体运动学与生理学等数据,对患者的康复进度给予实时反馈,并可对患者的康复进展作出量化评价,为医生改进康复治疗方案提供依据。

(四)适用人群

当前康复机器人的主要适用人群包含术后患者群体、老年人群体、慢性病群体、残疾人群体、儿童康复群体、产后康复群体等。

首先术后康复患者主要来自于心内科、骨科、神经科、产科等,如冠状动脉搭桥术后引起的患者术后呼吸功能不全、肺不张,关节置换术后引起的静脉血栓栓塞等;以在关节周围实施截骨矫形术为例,如果没有进行科学的康复训练,会造成关节粘连、僵硬等不良后果。

第二,随着中国老龄化进程的加速,生活自理能力差、慢性病、心脑血管疾病、骨质病变等老龄化问题日益凸显,老年人群体的康复需求将与日俱增,成为康复医疗市场的主流群体之一。康复机器人可以通过运动疗法和护理系统提高老年人的日常生活能力提高生存质量。老年群体康复主要针对三个领域,即身体功能残疾、脏器功能障碍和生理/病理性老化。身体功能残疾是指具有明确的身体或功能残疾的老年人,如心肌梗塞、脑中风和骨质疏松等引起的重度残疾;脏器功能障碍是指各种慢性疾病引起的脏器功能障碍的老年人,包括慢性心肺疾病、脑血管病、高血压、营养不良和失眠等;生理/病理性老化是指因生理或病理性老化引起的日常生活能力下降的老年人,包含如帕金森症或阿尔兹海默症引起的活动受限、认知障碍、跌倒与步态失常等。

第三,神经康复服务患者主要以脑卒中、脑损伤和脊髓损伤等神经系统疾病患者为主,其中,脑卒中已成为中国成年人致死、致残的首位病因,具有高发病率、高复发率、高死亡率和高致残率的“四高”特点。当前中国脑卒中现患病人数超过1,200万,其中70%-80%的患者存在不同程度的运动、认知等方面的功能障碍,严重降低了患者的生存质量,因此神经康复领域同样存在大量的康复需求。

https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20210513/content-1220002.html

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