在美國(guó),，卒中是造成長(zhǎng)期殘疾的主要原因，而且卒中導(dǎo)致的殘疾比其他任何疾病所引起的長(zhǎng)期殘疾都更加嚴(yán)重,。同時(shí),，卒中也是造成美國(guó)人死亡的第三大原因，每年有超過70萬的美國(guó)人罹患卒中,。據(jù)美國(guó)國(guó)立神經(jīng)疾病與卒中研究所（National Institute of Neurological Disorders and Stroke,，NINDS）的數(shù)據(jù)，將近3/4卒中發(fā)生在超過65歲的老年人中,，而且罹患卒中的危險(xiǎn)在55歲以后,，每10年就會(huì)增加1倍,。 哈佛醫(yī)學(xué)院 肘部“可穿戴式機(jī)器人” 據(jù)美國(guó)《理療和康復(fù)》雜志近期的一篇研究報(bào)道，一款為癱瘓的肌肉提供輔助動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)型機(jī)器人,，有望恢復(fù)卒中癱瘓患者的手臂運(yùn)動(dòng),。這項(xiàng)研究的主要負(fù)責(zé)人，是哈佛醫(yī)學(xué)院博士兼任思培爾丁康復(fù)醫(yī)院醫(yī)學(xué)辦公室主任的Joel Stein博士,。 這種機(jī)器人設(shè)備正在申請(qǐng)F(tuán)DA認(rèn)可,，目前已經(jīng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院臨床研究中心和波士頓的思培爾丁康復(fù)醫(yī)院對(duì)卒中患者進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明,，這項(xiàng)設(shè)備為癱瘓肌肉提供輔助動(dòng)力的功能可能有助于關(guān)閉大腦意識(shí)的反饋回路,，實(shí)際上四肢運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是動(dòng)力恢復(fù)大腦適應(yīng)性的主要部分。 研究人員說：“原則上,，‘外骨骼’或者叫做‘可穿戴式機(jī)器人’的設(shè)備如同一根‘拐杖’,，可幫助患者做康復(fù)訓(xùn)練，或者擁有像動(dòng)力矯形器那樣的功能,，可對(duì)肌肉的慢性衰弱進(jìn)行代償,。” 這種可穿戴式便攜設(shè)備是由一個(gè)輕型的自動(dòng)化肘支架組成，在其上還安裝了一個(gè)檢測(cè)肌電信號(hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。這種設(shè)備允許患者通過嘗試移動(dòng)手臂的動(dòng)作來控制受損的肌肉,。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)、處理肌電信號(hào)并把它傳送到運(yùn)動(dòng)靶器官,，增強(qiáng)受損肌肉的活動(dòng),。 “因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)只有在肌電信號(hào)存在的條件下才能發(fā)生,，所以是由病人而不是機(jī)器控制受損手臂的運(yùn)動(dòng),，機(jī)器僅僅是增強(qiáng)由患者自動(dòng)觸發(fā)的肌肉活動(dòng)性的運(yùn)動(dòng)。”Kailas Narendran說,，他是美國(guó)麻省理工學(xué)院活動(dòng)關(guān)節(jié)支架（AJB）的科學(xué)家,，而且是Myomo公司的創(chuàng)始人之一。 他的同事,，同樣是美國(guó)麻省理工學(xué)院活動(dòng)關(guān)節(jié)支架的科學(xué)家和Myomo公司的創(chuàng)始人,，John McBean補(bǔ)充說：“這種設(shè)備的功能相當(dāng)于汽車的動(dòng)力方向盤，要由病人發(fā)動(dòng)并控制移動(dòng),，而機(jī)器人則只是在病人自發(fā)活動(dòng)的基礎(chǔ)上提供輔助動(dòng)力,。” Stein博士和他的同伴們?cè)?個(gè)患有嚴(yán)重肌無力的卒中患者身上，進(jìn)行了AJB的可行性研究,。其中只有一位患者不能完成相應(yīng)的動(dòng)作,，因?yàn)樗募‰娦盘?hào)太弱，系統(tǒng)無法檢測(cè)到,。 在6～9周內(nèi),，每位患者都使用這種機(jī)器人完成了18個(gè)小時(shí)的練習(xí),。而每次上肢的定向功能性練習(xí)差不多要60分鐘。所有的患者都能成功地控制機(jī)器人AJB來幫助他們做肘關(guān)節(jié)的伸曲動(dòng)作,。 研究顯示,，在卸除這種設(shè)備后，患者的手臂功能有了明顯的改善,。在手臂活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中平均分?jǐn)?shù)提高了23%,。肌肉的僵直狀態(tài)評(píng)分也有所提高。并且無任何并發(fā)癥,。大部分患者說他們很愿意學(xué)習(xí)使用AJB,，并感覺到他們?cè)谑种獾目刂坪褪直鄣氖褂蒙嫌辛嗣黠@的提高。 “如果不使用這種設(shè)備,，很多患者都不能完成這些運(yùn)動(dòng),，也不能通過鍛煉改善肌肉的功能。”Stein博士說,，“通過這種設(shè)備在使用者完成某種運(yùn)動(dòng)時(shí)提供的動(dòng)力輔助功能,，可以提高使用者手臂的活動(dòng)能力。因此,，這種設(shè)備就相當(dāng)于人腦先天功能的促進(jìn)劑,，通過練習(xí)也提高了人腦的功能。” 卒中之后,，很多患者都會(huì)留下一側(cè)肢體的嚴(yán)重衰弱或癱瘓,。雖然目前的康復(fù)措施能在一定程度上提高患者肢體的功能，但大部分有嚴(yán)重上肢癱瘓的患者,，其上肢功能恢復(fù)并不滿意,。 “初步研究表明，使用動(dòng)力‘外骨骼’矯形器在幫助卒中患者康復(fù)訓(xùn)練方面具有可行性,。”研究人員說,，結(jié)果還提示，AJB有可能用于幫助提高卒中,、腦損傷和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的上肢運(yùn)動(dòng)功能,。 研究人員提出了AJB的兩種可能的治療 用途。第一,，如初步研究所示,，它可輔助康復(fù)訓(xùn)練，或者提供肌肉控制,，或者重建肌肉強(qiáng)度,；第二，它也可用作為一個(gè)動(dòng)力支架，為患有慢性肌無力或癱瘓（如脊髓損傷）患者的日常生活提供協(xié)助,。為了使AJB更加輕便,、好用、舒適,，研究還需要進(jìn)一步深入,。 加州大學(xué) 手-腕部機(jī)器人裝置 日前，美國(guó)加利福尼亞州立大學(xué)的研究小組稱,，他們研制的一種新型機(jī)器人治療設(shè)備如同另一根“拐杖”,，可能會(huì)幫助卒中后的患者恢復(fù)力氣，并且可以正常使用受到卒中影響的患側(cè)手指,。使用手-腕部機(jī)器人協(xié)助裝置（Hand-Wrist Assisting Robotic Device,，HOWARD）治療幾個(gè)療程后，那些手部正?；顒?dòng)受到損害的卒中患者報(bào)告說,，他們抓握和釋放物體的能力有所改善。每位卒中患者都會(huì)發(fā)生中度肌無力后遺癥以及右手功能減弱,，雖然受影響的手既不會(huì)完全麻痹也不會(huì)完全喪失感覺,。卒中后至少3個(gè)月，有7例女性和6例男性患者參加了使用該機(jī)器裝置的試點(diǎn)研究,。 加州大學(xué)神經(jīng)學(xué),、解剖學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)副教授,，同時(shí)也是該項(xiàng)研究的主要作者Steven C. Cramer在舊金山美國(guó)卒中協(xié)會(huì)主辦的2007國(guó)際卒中會(huì)議上報(bào)告了HOWARD的研究成果,。Cramer博士稱：“大部分自發(fā)的功能改善都發(fā)生在卒中后的前3個(gè)月內(nèi)，在此階段之后患肢功能改善就沒有什么進(jìn)展了,。此后,，機(jī)器輔助治療可能會(huì)幫助刺激大腦，并且使無力的四肢慢慢恢復(fù)功能,。”此前,，機(jī)器人輔助設(shè)備已經(jīng)可以用于改善卒中患者肩膀和腿的功能,。Cramer博士稱,，此項(xiàng)研究是最早嘗試專門幫助手部功能的研究之一。 加州大學(xué)研究人員開發(fā)的這一HOWARD設(shè)備,，可以幫助患者抓握和釋放日常生活中常見的物體,。該機(jī)器裝置纏繞在患者受損的手臂上，并且與計(jì)算機(jī)程序連接,，通過儀器設(shè)定的物理治療程序來指示病人進(jìn)行訓(xùn)練,。HOWARD使用者在儀器的幫助下開始手部運(yùn)動(dòng)，配以機(jī)器監(jiān)視和輔助活動(dòng)來達(dá)到治療的目標(biāo)。 Cramer博士說：“患者并不是被動(dòng)地接受HOWARD治療,，病人必須啟動(dòng)程序并開始發(fā)動(dòng)指令,。如果患者的手太虛弱無力，只能移動(dòng)十分之一英寸,，那么此時(shí)HOWARD儀器就可以幫助他完成此項(xiàng)任務(wù),，這樣大腦可以重新學(xué)習(xí)如何完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)。” 在加州大學(xué)的研究中,，每位患者（平均年齡63歲）需要在3周內(nèi)完成15個(gè)2小時(shí)的治療周期,，這些治療旨在改善他們抓握和釋放物體的能力。所有患者都使用HOWARD治療了15個(gè)療程,。其中7例患者在所有的療程中都依靠HOWARD來幫助其完成運(yùn)動(dòng),，而6位患者僅在后半個(gè)療程完全依靠了HOWARD的幫助。 治療3周結(jié)束后,，所有的病人抓握和釋放物體的能力都得到了改善,。在功能評(píng)估手臂測(cè)試（測(cè)量執(zhí)行日常任務(wù)的能力，如抓木塊,、握酒杯,、捏起小塊的石頭或者軸承滾珠、或者把手放到頭上等）中的平均分?jǐn)?shù)提高了將近10%,。并且他們?cè)贐ox-and-Blocks測(cè)試（評(píng)估手工靈活性,，在1分鐘內(nèi)將木塊從盒子的一邊移到另一邊）中的平均分?jǐn)?shù)上升了將近20%。病人手和腕部的活動(dòng)范圍也擴(kuò)大了17%,，而且在被稱為Fugl-Meyer評(píng)分法的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)療法評(píng)定工具中患者被評(píng)為勞動(dòng)能力喪失的程度也有所減輕,。Cramer博士說：“評(píng)估每位患者治療前后得分的變化，發(fā)現(xiàn)使用該設(shè)備治療3周后有非常顯著的改善,。” 該研究小組現(xiàn)在正利用他們從研究參與者身上得到的數(shù)據(jù)創(chuàng)造“第二代HOWARD”,，研發(fā)經(jīng)過改良的機(jī)器手以及更多的軟件選項(xiàng)，從而可以逐步提供個(gè)性化的治療,，以維持患者的治療興趣,。 相關(guān)設(shè)計(jì) 輔助患肢理療的新儀器 最近，位于蘇格蘭的阿伯泰鄧迪大學(xué)研制出了一項(xiàng)可以縮短理療等待時(shí)間的新技術(shù),。該所大學(xué)計(jì)算機(jī)創(chuàng)造技術(shù)學(xué)院的研究人員開發(fā)出了智能負(fù)重機(jī)器人,，它可以按照程序來記憶并重復(fù)特殊的肢體運(yùn)動(dòng)。這一新系統(tǒng)被命名為“NeXOS”,，它將使理療學(xué)家能夠針對(duì)下肢有問題的患者制定特殊的訓(xùn)練程序,。該系統(tǒng)同樣適用于小腿或脊髓損傷患者以及卒中患者。 此類患者需要定期對(duì)受損的肢體進(jìn)行訓(xùn)練,，使肌肉保持強(qiáng)壯并且還能防止骨礦物質(zhì)密度降低,。蘇格蘭目前有將近28,000人在等待物理治療,。NeXOS可以完全像理療學(xué)家希望的那樣，鍛煉患者的腿,，但并不需要理療學(xué)家親自在場(chǎng),。因此，每位治療學(xué)家就可以治療更多的患者,，這樣也就大大地縮短了患者需要等待治療的時(shí)間,。 NeXOS既可以滿足每位病人不同需要的特定訓(xùn)練，還可以監(jiān)視每位患者對(duì)治療的反映,，并將數(shù)據(jù)反饋給理療學(xué)家,，如果有需要，甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送反饋信息,。 這使在常規(guī)診所以外的地方使用NeXOS成為可能,，醫(yī)生可以將NeXOS安裝在健身房、運(yùn)動(dòng)中心甚至患者家里,。這樣,，患者就可以隨時(shí)隨地地訓(xùn)練患肢，理療學(xué)家也可以監(jiān)視訓(xùn)練過程,，并通過遠(yuǎn)程控制對(duì)裝置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,。 NeXOS通過使用特殊的氣體力學(xué)技術(shù)，使它可以按照程序設(shè)定來改變動(dòng)力和阻力的大小,。動(dòng)力用來移動(dòng)不能動(dòng)的四肢,，而逐漸增大的阻力可以用來促進(jìn)肌肉恢復(fù)力氣。 該儀器設(shè)計(jì)的最初目的,，是成為一個(gè)可以幫助下肢永久殘疾的病人靈活移動(dòng)的智能負(fù)重機(jī)器人,，但是在研究過程中，Bradley教授和他的同事們很快意識(shí)到可以將此設(shè)計(jì)理念改良,，讓其首先成為下肢暫時(shí)有問題患者的康復(fù)工具,。 研究人員設(shè)置了12個(gè)理療過程，準(zhǔn)確記錄了病人的腳和腿是如何接受理療處理的,，并且將這些動(dòng)作轉(zhuǎn)化為在三維空間描述動(dòng)作的數(shù)學(xué)模型內(nèi),。然后使用這些公式進(jìn)行編程，從而使負(fù)重機(jī)器人可以按照需要靈活運(yùn)動(dòng),。結(jié)果,，理療學(xué)家可以調(diào)整每個(gè)運(yùn)動(dòng)的范圍、速度和方向,，確保病人得到適合他（她）的病情的治療,。
