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治疗瘫痪!医学突破配合机器人技术让瘫痪者恢复感知,独立行走

发布时间:2015-09-11作者:机器人学家
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一位下半身完全瘫痪的39岁男子波洛克能够在外骨骼设备的帮助下自主运动双腿肌肉,在5天的训练中独立走出了上千步。两周过去了,效果依旧。
这项成果的背后是UCLA的一项研究。
     截瘫患者在外骨骼帮助下重新站起来,不久前也有过例子,此次的最大不同在于,这名长期完全截瘫的患者,恢复了对肌肉足够的自主控制能力,让他能够去操作外骨骼设备。这次本质上是医学的突破,机器人设备只是起到辅助作用。
帮助这名患者支撑身体的是ESKO公司出品的外骨骼系统,它通过电池供电的电机来辅助人进行有节奏的行走。
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    而让波洛克重新掌控行走的最大功臣是UCLA研发的新型无创脊髓刺激技术。这项技术允许设备直接向人体脊髓发射电信号而不必进行手术。这项技术已经让5名腿部完全瘫痪的患者恢复一定程度的腿部肌肉控制,而今天的波洛克则是第一个利用此项技术重新恢复行走的人。

他的腿部健康改善还带来了其他的好处。现在他实际可以进行有氧运动,这对一个瘫痪多年的人来说,是至关重要的心血管系统锻炼。
视频如下。前半部分记录了波洛克的行走效果,后半部分展示的是这项脊髓刺激技术让瘫痪者恢复膝跳反射。


患者的传奇故事

      今天故事的主角波洛克的经历非常坎坷。原本身为运动员的他同时还是一名盲人。1998年就失明的他,成为世界上第一个抵达南极的盲人。2010年,波洛克意外从两层楼跌落,脊椎严重受损,腰部以下完全瘫痪。

在UCLA,波洛克先进行了几周的康复训练,然后开始了为期5天的脊椎刺激治疗,每天仅需1小时。
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“在实验治疗的最后几周,我的心率到达了138次每分钟,”波洛克说。“这已经属于有氧训练的范畴,一个我自从瘫痪以来就没能够接近过,甚至在直接穿外骨骼时也达不到的心率。那是一个非常让我激动的时刻,要知道我之前可一直是运动员啊。”

我们很能理解他的心情。即使是失明以后,波洛克也完成过跨越沙漠、高山甚至是极地冰川的耐力长跑,并获过奖。
“设备刺激让我能够迈步、心跳加快,还有我能感觉到自己的双脚,这种感觉真让我上瘾。我想要更多。”他说。

这项成果将要发表在IEEE工程和生物医药学刊物上。

机器人的技术助力

      尽管波洛克的腿恢复了一定程度的知觉,但其虚弱的肌肉是不足以独立支撑其行走的。研究者借助了Ekso Bionics公司的外骨骼产品来辅助治疗。其中的一项关键指标,就是在行走中的负荷有多大比例是由患者自己承受的。

”如果机器人接管了全部负荷,那病人就完全成为被动的,他的神经系统就得不到锻炼和刺激。“
传感器记录的数据表明,波洛克在行走中积极地弯曲膝盖、抬高大腿。这说明他已经能够自主地协助机器人完成迈步——机械设备并没有完全接管一切。
这项持续数年的研究让UCLA的研究团队得到了世界范围的广泛称赞和一系列奖项,包括2011年Popular Mechanics的突破性大奖。
     项目带头人,UCLA的著名教授Edgerton说,尽管这项新技术大范围推广可能还需要几年,但这起码已经让他相信给脊椎严重受损患者带来显著的生活质量改善是完全有可能的。

    知名电影《超人》中超人扮演者克里斯多夫.里夫曾在意外中摔断脊椎,全身瘫痪。在那以后他致力于推动干细胞研究,并经常举办巡回演讲。我想援引评论区的一段话来作为今天文章的结束:

  “真希望克里斯多夫能看到这一切。有些人认为他在追求恢复那几乎不可能的独立行走这件事上是个偏执狂,但看看吧,我们已经等到了这一天,在一个仿生学是科学而不是科幻的世界里。



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