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(guò)70萬(wàn)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(guò)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(shuō)：“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(guò)嘗試移動(dòng)手臂的動(dòng)作來(lái)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(shuō),，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(shuō)：“這種設(shè)備的功能相當(dāng)于汽車的動(dòng)力方向盤(pán),，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(wú)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(wú)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(lái)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(wú)任何并發(fā)癥。大部分患者說(shuō)他們很愿意學(xué)習(xí)使用AJB,，并感覺(jué)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(guò)鍛煉改善肌肉的功能,。”Stein博士說(shuō),，“通過(guò)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(guò)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(shuō),，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(wú)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，那些手部正常活動(dòng)受到損害的卒中患者報(bào)告說(shuō),，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(wú)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(jué),。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(méi)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(wú)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(mén)幫助手部功能的研究之一,。       加州大學(xué)研究人員開(kāi)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(jiàn)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(guò)儀器設(shè)定的物理治療程序來(lái)指示病人進(jìn)行訓(xùn)練。HOWARD使用者在儀器的幫助下開(kāi)始手部運(yùn)動(dòng),，配以機(jī)器監(jiān)視和輔助活動(dòng)來(lái)達(dá)到治療的目標(biāo),。       Cramer博士說(shuō)：“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(kāi)始發(fā)動(dòng)指令,。如果患者的手太虛弱無(wú)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(lái)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(shuō)：“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(guò)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(kāi)發(fā)出了智能負(fù)重機(jī)器人,，它可以按照程序來(lái)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(wèn)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(guò)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(guò)程，并通過(guò)遠(yuǎn)程控制對(duì)裝置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,。       NeXOS通過(guò)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(lái)改變動(dòng)力和阻力的大小。動(dòng)力用來(lái)移動(dòng)不能動(dòng)的四肢,，而逐漸增大的阻力可以用來(lái)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(guò)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(wèn)題患者的康復(fù)工具,。       研究人員設(shè)置了12個(gè)理療過(guò)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,。