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【奇亿平台代理怎么注册】多模态足踝康复机器人让更多患者避免遗留足踝功能障碍

在脑卒中(中风)患者中,因足踝功能障碍而走路“画圈”的人不在少数。我国科学家新研发的多模态足踝康复机器人,可以让更多患者避免遗留足踝功能障碍。

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别看这个康复机器人工作时安安静静、平平淡淡,不过它真的很不一般。它是由潘钰主任团队和洪波教授团队联合研发的,它融合了人机交互、脑机接口、人-机-电融合与智能控制等多项技术。

要想理解康复的难,还得从人类的大脑说起。

大脑重塑是康复治疗的重要目标

在人类的大脑皮层中,支配手和脚的神经细胞分布最为广泛。因而,当脑卒中等疾病发生后,患者手和脚的功能常常受累。调查显示,脑卒中后80%的患者会出现步行和下肢功能障碍,若康复疗效不佳,就会出现走路“画圈”等现象,令患者的生活质量大打折扣。

众所周知,人类的大脑非常娇嫩,当出现缺血缺氧时,脑细胞会在短时间内快速死亡。不过,我们的大脑也有应对损伤的代偿方式,当一部分脑细胞死亡后,其他脑细胞会建立新的突触连接,重建神经网络,实现对原有功能的代偿。这就是人们常说的“大脑重塑”。

以足踝康复为例,医生会给患者大量的外界刺激,其目的不仅是让足踝局部的肌肉、神经恢复到正常状态,更是希望把足踝运动反馈给大脑,促进大脑对足踝运动指挥功能的神经重塑。毕竟发生功能障碍的“病根”在大脑。

然而通过足踝运动和神经反馈机制让大脑重塑,这种“自下而上”的治疗,康复周期长,治疗效果也难令人满意。那么,有没有可能从根源出发,直接促进大脑重塑,进而完成足踝功能的康复呢?我们的科学家就是这么打算的!

要让机器人“知道”患者“想动”

在这套康复系统中,最难的是要让康复机器人“知道”患者“想动”。

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在新的康复治疗中,首先要训练患者努力想让自己的足踝运动,让大脑重塑建立新的神经网络指挥足踝运动。与此同时,收集患者的神经网络信号,通过脑机接口解读后,传递给足踝康复机器人,由足踝康复机器人协助患者进行足踝运动。经过上百次重复训练后,大脑就可以慢慢实现神经功能重塑,患者控制和支配瘫痪足踝的愿望就能实现了。

清华大学医学院洪波教授团队在这项研究中,解决了不少困难。首先,在大脑中,下肢运动皮层位置较深,踝关节运动想象脑电信号强度弱,要想在众多脑电信号中准确捕捉到踝关节运动想象信号非常困难。为此,团队反复摸索,逐渐确立了踝关节运动脑电信号解码方法。

其次,脑卒中患者因脑损伤病变位置大小不同,其脑电信号与正常人有一定差异,建立个体化脑机接口训练方案也是个挑战。最后,高效解析足踝主动意图信号,通过脑机接口准确传达给足踝康复机器人,实现良好反馈是实现神经功能重塑的关键技术,也是研发的难点之一。

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在整个康复系统建立的过程中,康复设备开发环节由两家科技公司完成。一家主要负责多模态足踝康复机器人开发和系统构建,另一家完成脑机接口系统开发。最终,系统不仅可以通过脑电信号控制足踝康复机器人,还可通过肌电和眼动信号提供多信息互动反馈,融合多种人体生理信息,构建了新型人机交互康复机器人训练平台。

康复机器人的治疗效果怎么样

潘钰主任表示,接受脑机接口康复机器人辅助训练的患者,每天要在这个机器上重复约100次操作,用时一个多小时。“对于很多患者来说,这是相当辛苦的。好在很多人都能咬牙坚持,坚持的结果是他们的下肢运动功能及踝周肌肉力量恢复明显,我们的努力都没白费。”

客观评价显示,脑机接口足踝康复机器人可显著改善患者踝关节主动关节活动度、背屈和跖屈肌力、下肢功能评分、平衡功能和日常生活能力。和传统康复训练相比,脑机接口足踝康复机器人训练进一步改善了脑卒中患者足踝痉挛,提示新型康复训练技术提高了患者神经控制能力。

前期研究还发现,对于发病早期、具备良好言语和认知功能、能良好沟通和执行训练的脑卒中患者,其神经重塑机会会大大增多,通过20天的强化训练,足下垂和“画圈”步态有效改善,不仅提高了康复疗效,也缩短了康复治疗时间,促进患者早日回归家庭和社会。

未来,这一系列研究成果不仅能应用到脑卒中、脊髓损伤、儿童脑瘫等原因导致的足踝功能受限患者康复中,脑机接口、肌电和眼动反馈等技术还可应用于认知、语言、吞咽等康复领域。

文章来源: 健康中国,张江高科895营

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