康復(fù)醫(yī)療未來趨勢：腦機接口、人工智能融進(jìn)康復(fù)機器人

根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會目標(biāo)顯示：到2022年，每10萬人口中康復(fù)醫(yī)師應(yīng)達(dá)到6人、康復(fù)治療師應(yīng)達(dá)到10人。然而，截至2019年，我國每十萬人配備的康復(fù)執(zhí)業(yè)（助理）醫(yī)師數(shù)量僅為4.6人。

此外，國務(wù)院也提出了到2025年，每10萬人口中康復(fù)醫(yī)師達(dá)到8人、康復(fù)治療師達(dá)到12人的目標(biāo)。在康復(fù)理療師短缺的背景下，康復(fù)機器人成為了重要的解決方案。

在11月22日的“第三屆南渡江智慧醫(yī)療與康復(fù)產(chǎn)業(yè)高峰論壇上”，國內(nèi)康復(fù)機器人領(lǐng)域的行業(yè)專家，針對腦卒中軟體康復(fù)機器人、腦機接口+康復(fù)機器人趨勢，以及康復(fù)機器人的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)等話題進(jìn)行了討論。

軟體機器人在于腦卒中康復(fù)中的應(yīng)用

根據(jù)《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(xiàn)患人數(shù)達(dá)到了1,242萬，并且發(fā)病人群呈現(xiàn)年輕化的趨勢。報告顯示，中國平均每10秒就有1人初發(fā)或復(fù)發(fā)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(fù)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(fù)基本生活能力。對比之下，我國在腦卒中康復(fù)方面仍存在較大的提升空間。

上海希潤醫(yī)療器械有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理孟銘強

上海希潤醫(yī)療器械有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理孟銘強從腦卒中這一病癥中出發(fā)介紹了康復(fù)機器人的應(yīng)用情況及趨勢。他指出，外骨骼康復(fù)機器人為腦卒中患者的運動功能恢復(fù)提供了重復(fù)性、一致性和可量化的訓(xùn)練，其特性對于促進(jìn)神經(jīng)可塑性和功能恢復(fù)至關(guān)重要。但是這類機器人的復(fù)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(qū)環(huán)境中的普及和應(yīng)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(fù)機器人技術(shù)。軟體機器人由柔軟材料制成，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)機械難以達(dá)到的靈活性和適應(yīng)性。這類機器人的小巧和柔軟特性使其更適合家庭和社區(qū)環(huán)境，為患者提供更加個性化、舒適的康復(fù)體驗。

2019年，浙江大學(xué)航空航天學(xué)院的李鐵風(fēng)教授團(tuán)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(xiàn)了自主游動，刷新了世界紀(jì)錄。該技術(shù)的突破為復(fù)雜環(huán)境與任務(wù)下的機器人及智能系統(tǒng)設(shè)計提供了全新的思路。

根據(jù)孟銘強的介紹，軟體機器人技術(shù)仍處于探索階段，但在某些特定領(lǐng)域已經(jīng)開始得到應(yīng)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(xiàn)有效的抓取操作。

同時，軟體機器人在腦機接口手術(shù)領(lǐng)域也顯示出了巨大的潛力。例如，上海交通大學(xué)在軟體機器人領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，特別是在手功能和上肢康復(fù)方面進(jìn)行了大量的嘗試。實驗室中，不同結(jié)構(gòu)和概念的軟體機器人被廣泛探索，其中一些設(shè)計展現(xiàn)出前所未有的靈活性。

在此背景下，希潤醫(yī)療開發(fā)了針對家庭、社區(qū)和醫(yī)院的不同軟體機器人產(chǎn)品線。其產(chǎn)品結(jié)合了高效的康復(fù)技術(shù)，如機電集成、電刺激和腦機接口，以激活患者的大腦神經(jīng)元，促進(jìn)神經(jīng)重塑。

“康復(fù)是一個持續(xù)的過程，我們的產(chǎn)品旨在解決手部僵硬問題，通過不斷刺激神經(jīng)，利用大腦神經(jīng)可塑性來改善功能。”他介紹說，目前公司產(chǎn)品已成功應(yīng)用于腦卒中和燒傷患者的康復(fù)。“我們與臨床專家合作，通過鏡像康復(fù)和磁刺激等技術(shù)，實現(xiàn)了良好的康復(fù)效果。”

比如，主動和被動手套可以提供精確的手指操控訓(xùn)練，幫助患者恢復(fù)手指的精細(xì)運動能力；

又如，在鏡像功能中，通過高精度陀螺儀采集姿態(tài)，控制雙手進(jìn)行同步動作，以促進(jìn)大腦重塑。在上海的中山醫(yī)院進(jìn)行的臨床實驗表明，在進(jìn)行5個周期的治療后，患者的功能改善指數(shù)提高了30%；

此外，希潤醫(yī)療正在同步開發(fā)腦機接口相關(guān)產(chǎn)品，包括侵入式(植入式)腦機接口，并正與同行合作以實現(xiàn)運動意圖的識別。

腦機接口+人工智能融進(jìn)康復(fù)機器

腦機接口（BCI）和康復(fù)機器人的結(jié)合為康復(fù)醫(yī)學(xué)帶來新可能，實現(xiàn)更精準(zhǔn)、個性化的康復(fù)訓(xùn)練，提高康復(fù)效果。這種結(jié)合被視為康復(fù)醫(yī)學(xué)的未來趨勢，已從運動功能恢復(fù)擴(kuò)展到情緒識別、認(rèn)知訓(xùn)練等多個領(lǐng)域。

深圳睿瀚醫(yī)療科技有限公司總經(jīng)理萬斌

深圳睿瀚醫(yī)療科技有限公司總經(jīng)理萬斌，圍繞腦機接口和康復(fù)機器人方面進(jìn)行了探討，并以睿瀚醫(yī)療應(yīng)用在不同細(xì)分領(lǐng)域的康復(fù)機器人產(chǎn)品為例，介紹了融合了腦機接口、人工智能技術(shù)的康復(fù)機器人的最新進(jìn)展。

睿瀚醫(yī)療專注于開發(fā)基于腦機接口技術(shù)的康復(fù)機器人，其自研的無線腦電采集系統(tǒng)，能夠精確捕捉腦電信息，并從中提取運動想象的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對外部設(shè)備的控制信號。

同時，該公司還獨立研發(fā)康復(fù)機器人，可通過腦電信息進(jìn)行操控，并與市場上其他外骨骼機器人實現(xiàn)通用適配。基于大腦神經(jīng)元活動的原理，其康復(fù)機器人專注于腦卒中患者的肢體和腦神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練。

目前，市場上主要的康復(fù)機器人，包括末端牽引式和手部康復(fù)機器人。

在手部康復(fù)領(lǐng)域，睿瀚醫(yī)療的機器人基于神經(jīng)可塑性原理，采用純機械結(jié)構(gòu)，配合多種電極，能實現(xiàn)24種精細(xì)動作；上下肢主被動機器人響應(yīng)腦機指令，與第三方上肢機器人合作，幫助患者進(jìn)行書寫等精細(xì)動作，同時也可用于腳部康復(fù)；

此外，萬斌還介紹公司下一代機器人將聚焦多模態(tài)人機交互，整合運動、機電、腦電等多模態(tài)數(shù)據(jù)，提升機器人的智能化水平。在AI技術(shù)的加持下，該機器人的算法經(jīng)過深度學(xué)習(xí)迭代，可實現(xiàn)更精準(zhǔn)的人腦運動神經(jīng)算法提取。

康復(fù)機器人的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)

康復(fù)機器人圓桌環(huán)節(jié)

圓桌環(huán)節(jié)由《中國醫(yī)療設(shè)備》雜志社社長助理、戰(zhàn)略市場部主任于景瑞主持，上海希潤醫(yī)療器械有限公司創(chuàng)始人、總經(jīng)理孟銘強，深圳睿瀚醫(yī)療科技有限公司總經(jīng)理萬斌，同濟(jì)大學(xué)附屬養(yǎng)志康復(fù)醫(yī)院轉(zhuǎn)化研究中心主任、特聘教授牛文鑫，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副教授王輝教授，上海交通大學(xué)王寬誠講席教授楊國源為嘉賓。

大家圍繞康復(fù)機器人的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)方面的話題進(jìn)行了討論。

·腦機接口、人工智能在康復(fù)機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

王輝教授分別針對腦機接口、人工智能在康復(fù)機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀做了分享。

在康復(fù)機器人領(lǐng)域，腦機接口技術(shù)已成為解碼運動意圖的關(guān)鍵。這一技術(shù)已從解碼離散動作發(fā)展到連續(xù)動作，并且開始實現(xiàn)對動作力度的解碼。隨著自由度的增加，腦機接口的應(yīng)用更加廣泛。

浙江大學(xué)在腦機接口的研究中取得了突破，實現(xiàn)了通過腦機接口控制老鼠走迷宮，并將這一技術(shù)應(yīng)用于康復(fù)機器人。目前，王輝教師的團(tuán)隊正朝著閉環(huán)腦機接口的方向發(fā)展，這種接口能夠?qū)C器人的感知信息傳遞給大腦，形成信息的閉環(huán)反饋。

在康復(fù)機器人領(lǐng)域，一個重要的趨勢是協(xié)同康復(fù)。研究者們正在探索利用腦機接口技術(shù)實現(xiàn)運動和認(rèn)知的協(xié)同康復(fù)，以提供更全面的治療方案。

針對AI技術(shù)在康復(fù)機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀，王輝教授說，AI在康復(fù)機器人中的應(yīng)用極大地提升了人機交互的強度和效果。現(xiàn)在，傳統(tǒng)的機械式康復(fù)機器人通過AI技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更自然、精準(zhǔn)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(zhǔn)確性。

AI結(jié)合虛擬現(xiàn)實和生成AI技術(shù)，可以創(chuàng)建多樣化的康復(fù)場景，實現(xiàn)全周期的康復(fù)機器人應(yīng)用。AI的目標(biāo)是全面改造康復(fù)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(fù)機器人作為一個平臺，實際上是結(jié)合各個學(xué)科和技術(shù)發(fā)展在進(jìn)步。未來康復(fù)機器人的主要發(fā)展趨勢包括技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。

在技術(shù)方面，傳感技術(shù)的提升將增強康復(fù)機器人的功能，如從僅感知運動信息到更復(fù)雜的交互。軟體機器人的發(fā)展標(biāo)志著從傳統(tǒng)硬體機器人向更靈活機型的轉(zhuǎn)變。

在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，機器人將整合新興康復(fù)方法和理念，如虛擬現(xiàn)實和生成人工智能，以及數(shù)字療法。

從應(yīng)用端來看，康復(fù)機器人將繼續(xù)在手、上肢、下肢、全身等領(lǐng)域發(fā)展，并擴(kuò)展到外骨骼和假肢等代償技術(shù)。

同時，臨床端的進(jìn)步同樣關(guān)鍵，需不斷證明康復(fù)機器人的臨床有效性和易用性。

·康復(fù)機器人進(jìn)家庭的幾大特性和挑戰(zhàn)

牛文鑫教授指出，智能康復(fù)的設(shè)備在家庭設(shè)計中需要考慮安全性、經(jīng)濟(jì)型和便利性。

其中，安全性在康復(fù)過程中至關(guān)重要，由于家庭環(huán)境中缺乏專業(yè)人員和急救設(shè)備，開展康復(fù)活動對企業(yè)和醫(yī)院都存在風(fēng)險。

除了安全性，經(jīng)濟(jì)性和便捷性也是關(guān)鍵因素。醫(yī)院購買設(shè)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(shè)備難以普及。

人性在康復(fù)設(shè)備設(shè)計中至關(guān)重要。家庭康復(fù)的魅力在于親人的陪伴，因此，設(shè)備的溫馨和人性化不可或缺。此外，用戶對表現(xiàn)反饋的需求也很重要。牛文鑫教授指出，經(jīng)濟(jì)水平和文化程度越高，購買意愿越強。

他認(rèn)為，推動技術(shù)發(fā)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(shù)進(jìn)步的認(rèn)識，吸引更多行業(yè)人士參與；二是耐心等待，即“涼辦”，理解技術(shù)發(fā)展需要時間，企業(yè)和政府應(yīng)保持耐心和包容，未來自然會逐步實現(xiàn)。

萬斌從醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)角度分析說，廠商在開發(fā)產(chǎn)品時要優(yōu)先注重安全性，如手工機器人，必須加入緊急停止開關(guān)以保護(hù)使用者。同時，經(jīng)濟(jì)性也是康復(fù)機器人企業(yè)必須要解決的問題，尤其是在院端與消費設(shè)備之間。此外，便攜性也是關(guān)鍵，產(chǎn)品需要適應(yīng)家庭使用場景，以響應(yīng)國家智慧養(yǎng)老和康復(fù)的倡議。

·從個體治療擴(kuò)展到群體的健康管理

楊國源教授表示，康復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展需從個人擴(kuò)展到群體管理。康復(fù)涉及人和物兩大方面，其中人的因素包括政府支持、醫(yī)生認(rèn)知和病人接受度，關(guān)鍵在于宣傳和科普。

中國康復(fù)醫(yī)學(xué)自2008年汶川地震后興起，但存在認(rèn)知不足和資源分配不均的問題。康復(fù)科與神經(jīng)科的治療方法需整合，以提高療效。病人對康復(fù)治療的重要性認(rèn)知不足，常選擇性價比低的產(chǎn)品。

對企業(yè)而言，了解康復(fù)治療機制并開發(fā)高質(zhì)量產(chǎn)品是關(guān)鍵。初期不必過分擔(dān)憂成本，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品會吸引消費者。量化評估是康復(fù)事業(yè)發(fā)展的必要條件，通過數(shù)據(jù)支持和對照實驗，產(chǎn)品才能獲得認(rèn)可。雖然康復(fù)被認(rèn)為需長期投入，但積極推動人和產(chǎn)品兩方面的進(jìn)步，有助于康復(fù)機器人更快融入社會。

王輝則強調(diào)，康復(fù)機器人對老年人而言，需確保有效性、易用性、經(jīng)濟(jì)性和社會性。目標(biāo)是實現(xiàn)立竿見影的效果，如同手術(shù)一樣。同時，設(shè)計要簡便，以便老年人容易使用。為了從個體康復(fù)轉(zhuǎn)向群體康復(fù)，應(yīng)采用大數(shù)據(jù)思維，積累數(shù)據(jù)以進(jìn)行運動功能評估。此外，可以借鑒消費電子的成功經(jīng)驗，通過云服務(wù)提升產(chǎn)品的適用性和應(yīng)用性，使其更廣泛地融入日常生活。

·康復(fù)機器人高度定制化趨勢

孟銘強表示，推廣康復(fù)理念是關(guān)鍵，科普、宣傳和教育需先行。許多人尚不了解康復(fù)概念，導(dǎo)致錯過康復(fù)機會。康復(fù)行業(yè)的提升在于證明有效性，通過循證醫(yī)學(xué)達(dá)成共識，并實現(xiàn)精準(zhǔn)量化，讓患者看到即時反饋。

康復(fù)機器人的發(fā)展應(yīng)注重個性化和定制化，以提高有效性。加強人機交互和傳感器融合，以精確感知和評估用戶數(shù)據(jù)，實現(xiàn)診療一體化。未來，康復(fù)機器人應(yīng)通過多傳感器展示康復(fù)進(jìn)程，增強患者信心，促進(jìn)長期使用和良好療效。

·康復(fù)機器人需加強標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)

萬斌認(rèn)為，在康復(fù)機器人領(lǐng)域應(yīng)加強標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。目前，康復(fù)機器人國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有限，尤其是安全性標(biāo)準(zhǔn)。康復(fù)機器人企業(yè)應(yīng)分享研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，通過行業(yè)協(xié)會參與標(biāo)準(zhǔn)制定，結(jié)合社會責(zé)任，促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

對此，萬斌呼吁醫(yī)院和企業(yè)共同推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的確立。

三個投票……

在康復(fù)機器人圓桌論壇現(xiàn)場，觀眾針對三個提問做了投票。以下為投票結(jié)果：

在針對“預(yù)計康復(fù)機器人何時可以進(jìn)入家庭應(yīng)用”的提問中，現(xiàn)場觀眾對該問題進(jìn)行了投票，其中38.1%的人認(rèn)為要3-5年以上，23.81%的人認(rèn)為需要5年以上。

“在面向長者的家用康復(fù)機器人，其殺手級應(yīng)用主要有哪些？”的問題中，個性化陪伴排第一位、運動輔助排第二位、實時健康數(shù)據(jù)收集和異常提醒并列第三。

在“實現(xiàn)康復(fù)機器人高度定制化的主要挑戰(zhàn)有哪些？”一問中，投票第一是個體的健康狀況差異性，康復(fù)階段的多樣性和人機交互的復(fù)雜性并列第二。