十二年！他們讓下肢殘疾人走起來

劉成婧

身穿外骨骼機器人，手拄輔助手杖，在觀眾的加油聲中，北京冬殘奧會火炬手楊淑亭緩慢而堅定地走完30 米路程，在首鋼園內(nèi)完成了火炬?zhèn)鬟f。

高位截癱11年，這是她第一次在所有人面前站立行走。脫離輪椅的那一刻，她感受到了一種“發(fā)自內(nèi)心的自信”?！翱萍几淖兩睿尣豢赡茏?yōu)榭赡堋?。北京冬奧組委副秘書長、北京冬奧組委火炬?zhèn)鬟f專項團隊主任徐志軍這樣描述外骨骼設(shè)備體現(xiàn)的理念。

這不是我國殘疾人火炬手第一次穿戴外骨骼機器人。早在2015 年第九屆全國殘運會開幕式上，四川小伙林寒就穿戴電子科技大學(xué)自動化學(xué)院教授程洪及其研發(fā)團隊設(shè)計的外骨骼機器人，以直立行走的姿態(tài)完成了倒數(shù)第二棒火炬?zhèn)鬟f。為了幫助下肢殘疾人群重新站起來、走起來，程洪團隊已經(jīng)在這個領(lǐng)域耕耘了12年。

在開展外骨骼機器人研發(fā)之前，程洪從事自動化方面的研究已有十余年，轉(zhuǎn)變緣起于一次偶然的探訪。

2008年汶川地震發(fā)生時，35 歲的程洪正在美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算機學(xué)院從事博士后研究。2010年初，他回國就任電子科技大學(xué)教授，偶然一次來到四川省八一康復(fù)中心，看到了許多因地震截癱的患者。

“印象最深的是個小姑娘，她是一名三級跳運動員，眼神空洞地望著我說‘我不能上大學(xué)了’。”程洪告訴廉政瞭望·官察室記者，那一瞬間，他打定主意，要為殘疾人做些什么。

上世紀(jì)末，國外學(xué)者提出“外骨骼機器人”的概念，殘疾人在功能受損的部位穿上一套機械裝置，通過按鈕給傳感器發(fā)出信號，就能帶動肢體進行主、被動運動。然而受技術(shù)水平限制，此項研究在國外一直處于相對欠缺的狀態(tài)，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域更是一片空白。

程洪根據(jù)自己的專業(yè)，決定填補這個空白。外骨骼機器人包括上肢外骨骼機器人、下肢外骨骼機器人等，程洪首先關(guān)注的是下肢外骨骼機器人。

2010年，程洪組建團隊，開始了研發(fā)工作。外骨骼機器人是一個多學(xué)科交叉項目，需要機械、材料、醫(yī)療等諸多不同領(lǐng)域的人才，但程洪的團隊其實只有幾名老師和一些學(xué)生。

程洪教授接受廉政瞭望·官察室記者采訪。

摸索了大半年后，團隊研發(fā)出1.0、2.0版本的下肢步行外骨骼，但這兩代設(shè)備都只是試驗品，并未進入臨床階段。2015年，3.0版本問世，程洪團隊得到一個機會，可以讓外骨骼機器人在9月的全國殘運會開幕式上亮相。然而，當(dāng)團隊招募到第一批截癱患者試穿設(shè)備時，一些問題暴露了出來。

此前外骨骼機器人都由團隊成員自己試穿，進行穿戴設(shè)計時不太能考慮到患者的實際狀態(tài)，所以患者最開始沒法正常穿戴。當(dāng)時距殘運會開幕只剩下4個月時間，團隊加班加點改進穿戴設(shè)計，很快，外骨骼機器人迎來第二批試穿患者，其中就包括林寒。2013年，25歲的他從四樓摔落，不幸下肢癱瘓。

團隊成員把林寒抱進這個“笨重”的機器，系好綁帶，按下手杖按鈕，在機器的帶動下，林寒站了起來。

興奮、震撼，但恐懼和不適也隨之而來。林寒短時間內(nèi)很難找到身體的重心，由于害怕摔倒，身體不自覺前傾，將上身的全部力量壓在了手杖上。

“實際上，每一代產(chǎn)品都有防摔倒設(shè)計，只是對患者來說，心理上這道坎沒那么容易邁過去，需要不斷克服這種緊張感?！辈挤_機器人公司（基于程洪及其團隊研發(fā)的外骨骼機器人技術(shù)成立的公司）產(chǎn)品研發(fā)部部長蔣青（化名）說。

此外，外骨骼機器人的步態(tài)也令林寒感到有些別扭。蔣青解釋，早期產(chǎn)品不太成熟，按正常人步態(tài)設(shè)計的機器人帶動患者邁步時，腳尖會不時剮蹭地面。

又過了3個月，團隊不斷根據(jù)林寒的情況調(diào)整設(shè)備參數(shù)，林寒也努力與機器磨合，終于順利通過了在殘運會亮相這一關(guān)。

這次亮相使外骨骼機器人被更多人所知，但這個版本的設(shè)備只能算得上是“林寒版本”。所有適用于林寒的參數(shù)被寫死，設(shè)備運動的角度、速度、時間完全在程序中固化下來。后期綜合大量患者的情況調(diào)整參數(shù)后，外骨骼機器人才逐漸走向成熟。

與外骨骼機器人打了7年交道后，林寒向記者展示他現(xiàn)在使用第五代外骨骼機器人的過程。他不需任何人幫助，打開外骨骼機器人，從輪椅上移動到其中間，雙手抬起腳放置于踏板上，系上腹部、大腿、小腿、腳背4處的綁帶，同時按下智能拐杖兩邊的按鈕，身體就直立了起來，過程不超過5分鐘。林寒保持昂首挺胸的姿勢，每按一下按鈕，機器人都發(fā)出“滴”聲響應(yīng)，帶著他的身體向前邁進一步。

除了能夠站起來行走，林寒的身體狀態(tài)也發(fā)生了較大轉(zhuǎn)變。當(dāng)初摔傷，他的T11區(qū)受損（T11即人體第十一節(jié)胸椎），肚臍以下完全失去知覺。如今他的截癱面從T11下降到T12，大腿根以上的知覺都已經(jīng)基本恢復(fù)，包括循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)在內(nèi)，身體各項機能都逐漸向好。

這一發(fā)現(xiàn)讓林寒和研發(fā)團隊的所有成員都感到驚喜，一名醫(yī)學(xué)界專家也稱林寒的身體恢復(fù)情況是“醫(yī)學(xué)奇跡”。

程洪告訴記者，患者在運動刺激下，少量未被損傷的神經(jīng)可能被重塑，變成大腦和肢體之間新的信息通道，接收從大腦傳出的神經(jīng)信號，從而恢復(fù)身體功能，“最理想的狀況是患者通過外骨骼機器人進行康復(fù)訓(xùn)練后能徹底康復(fù)，不依賴任何器械，獨自直立行走。”

在全國第九屆殘運會上，林寒身穿外骨骼機器人傳遞火炬。

對于林寒而言，改變不止發(fā)生在身體上，更發(fā)生在內(nèi)心深處。2013年發(fā)生意外后，他切斷自己與外界的一切聯(lián)系，覺得“從前熟悉的人都怪怪的”。但接觸外骨骼機器人后，他漸漸感覺到，“其實人就是要走出來，走出來后會覺得很多事情都看淡了”。

如今，林寒是一對7個月龍鳳胎的爸爸，對生活也有了新的規(guī)劃。面對記者，林寒坦然說道：“其實我跟你們沒什么不同，只是出行方式不一樣。”

林寒的例子讓更多患者看到了希望，有人陸續(xù)從天津、西安、哈爾濱等地慕名來到成都體驗外骨骼機器人。林寒也常常幫助這些患者安排住院、聯(lián)系護工，并跟他們交流自己的治療過程。

2020年第29個國際殘疾人日，四川省殘聯(lián)指導(dǎo)的“科技改變殘疾人生活—外骨骼機器人”展驗活動上，一位由格林巴利綜合征引發(fā)脊髓損傷的患者在體驗外骨骼機器人后一下子哭了出來：“我已經(jīng)30年沒有在這么高的地方看過這個世界了。呼吸變得順暢，身體也微微冒汗，這都是多年不曾出現(xiàn)的反應(yīng)！”

家住成都的殘疾人士陳媛（化名）正在使用外骨骼機器人，在家人幫助下每天進行1到2小時的康復(fù)訓(xùn)練。她回憶道，曾經(jīng)一個已經(jīng)癱瘓23 年的病友到她家做客，嘗試使用外骨骼機器人。重新站起的那一刻，這位病友潸然淚下，“患病多年來的委屈好像一下子找到了出口”。

如今，通過手杖控制外骨骼機器人的技術(shù)已經(jīng)較為成熟，患者也有了更多的期許。

陳媛告訴記者，自己希望能在外骨骼機器人的幫助下走到戶外去，但目前，由于設(shè)備續(xù)航時間不夠長、輔助手杖太大等原因，出行并不方便。

林寒也表示，希望外骨骼機器人能做得更小、更美觀，“最好讓人看不出我穿了外骨骼機器人，就像一件衣服，穿上它的患者不會感覺到異樣，甚至感覺不到它的存在。”

“讓患者過上有尊嚴(yán)的正常生活”，這是程洪團隊的初心與目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，在手杖控制的設(shè)備技術(shù)逐漸成熟后，團隊也開始涉足腦機操縱。然而，這個過程并不順利。

林寒體驗過通過腦機接口控制的外骨骼機器人，他感覺“想走的時候機器不動，不想走的時候機器自己走了”。

蔣青解釋，截癱一般是由于脊髓神經(jīng)損傷造成的，神經(jīng)損傷后，患者大腦發(fā)出的運動信號無法傳遞到下肢，因此不能依照大腦指令行動。與此同時，外骨骼機器人能接收到的腦電波信號也不夠穩(wěn)定，皮膚上的靜電可能被識別為腦電信號，視野中突然出現(xiàn)的一個物體也可能使大腦無意識地發(fā)出信號。

盡管如此，程洪團隊依然在朝這個方向努力。2018 年，程洪團隊攜外骨骼機器人參加央視節(jié)目《機智過人》，并為高位截癱的警官黃曼專門設(shè)計了一款腦機控制的機器人。節(jié)目中，黃曼戴上腦帽，穩(wěn)穩(wěn)站了起來。雖然只是個例，但這讓程洪看到了希望，“我相信，隨著研發(fā)推進、技術(shù)成熟，截癱患者可以解放雙手，直接通過腦電信號控制外骨骼機器人?！?/p>

除了提升技術(shù)水平，程洪團隊在推廣外骨骼機器人上也下了不少功夫。近年來，程洪已經(jīng)做了上百場關(guān)于外骨骼機器人的報告，希望能讓更多人了解外骨骼機器人的概念。如今，也確實有越來越多患者開始嘗試這一高科技產(chǎn)品，僅程洪團隊研發(fā)的外骨骼機器人就已在全國三百家醫(yī)療機構(gòu)推廣、試用、使用。

但外骨骼機器人的價格依然昂貴，盡管現(xiàn)在國產(chǎn)價格僅為國外的五分之一到三分之一，大多數(shù)患者仍無力購置家庭版設(shè)備。對不少地區(qū)的醫(yī)院來說，外骨骼機器人未納入醫(yī)保，引入成本高，幾百元一次的器械使用費也讓許多患者望而卻步，無法確保使用率。因此，外骨骼機器人的市場還未能完全打開。

對此，程洪持樂觀態(tài)度，“我們?nèi)栽诓粩喔倪M技術(shù)，希望能夠?qū)⒚颗_機器人的成本最大化壓縮，讓更多的患者家庭有機會‘站起來、走出來’。”