十二年！他們讓下肢殘疾人走起來(lái)

│文 本刊全媒體記者 劉成婧 實(shí)習(xí)生 馬靖雯

身穿外骨骼機(jī)器人，手拄輔助手杖，在觀眾的加油聲中，北京冬殘奧會(huì)火炬手楊淑亭緩慢而堅(jiān)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?xún)?nèi)心的自信”。

“科技改變生活，讓不可能變?yōu)榭赡堋?。北京冬奧組委副秘書(shū)長(zhǎng)、北京冬奧組委火炬?zhèn)鬟f專(zhuān)項(xiàng)團(tuán)隊(duì)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(guó)殘疾人火炬手第一次穿戴外骨骼機(jī)器人。早在2015年第九屆全國(guó)殘運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上，四川小伙林寒就穿戴電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院教授程洪及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的外骨骼機(jī)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(lái)、走起來(lái)，程洪團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域耕耘了12年。

填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白

在開(kāi)展外骨骼機(jī)器人研發(fā)之前，程洪從事自動(dòng)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(shí)，35歲的程洪正在美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院從事博士后研究。2010年初，他回國(guó)就任電子科技大學(xué)教授，偶然一次來(lái)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(gè)小姑娘，她是一名三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員，眼神空洞地望著我說(shuō)‘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(guó)外學(xué)者提出“外骨骼機(jī)器人”的概念，殘疾人在功能受損的部位穿上一套機(jī)械裝置，通過(guò)按鈕給傳感器發(fā)出信號(hào)，就能帶動(dòng)肢體進(jìn)行主、被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。然而受技術(shù)水平限制，此項(xiàng)研究在國(guó)外一直處于相對(duì)欠缺的狀態(tài)，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域更是一片空白。

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

2010年，程洪組建團(tuán)隊(duì)，開(kāi)始了研發(fā)工作。外骨骼機(jī)器人是一個(gè)多學(xué)科交叉項(xiàng)目，需要機(jī)械、材料、醫(yī)療等諸多不同領(lǐng)域的人才，但程洪的團(tuán)隊(duì)其實(shí)只有幾名老師和一些學(xué)生。

摸索了大半年后，團(tuán)隊(duì)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(yàn)品，并未進(jìn)入臨床階段。2015年，3.0版本問(wèn)世，程洪團(tuán)隊(duì)得到一個(gè)機(jī)會(huì)，可以讓外骨骼機(jī)器人在9月的全國(guó)殘運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上亮相。然而，當(dāng)團(tuán)隊(duì)招募到第一批截癱患者試穿設(shè)備時(shí)，一些問(wèn)題暴露了出來(lái)。

程洪教授接受廉政瞭望·官察室記者采訪。

此前外骨骼機(jī)器人都由團(tuán)隊(duì)成員自己試穿，進(jìn)行穿戴設(shè)計(jì)時(shí)不太能考慮到患者的實(shí)際狀態(tài)，所以患者最開(kāi)始沒(méi)法正常穿戴。當(dāng)時(shí)距殘運(yùn)會(huì)開(kāi)幕只剩下4個(gè)月時(shí)間，團(tuán)隊(duì)加班加點(diǎn)改進(jìn)穿戴設(shè)計(jì)，很快，外骨骼機(jī)器人迎來(lái)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(tuán)隊(duì)成員把林寒抱進(jìn)這個(gè)“笨重”的機(jī)器，系好綁帶，按下手杖按鈕，在機(jī)器的帶動(dòng)下，林寒站了起來(lái)。

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

“實(shí)際上，每一代產(chǎn)品都有防摔倒設(shè)計(jì)，只是對(duì)患者來(lái)說(shuō)，心理上這道坎沒(méi)那么容易邁過(guò)去，需要不斷克服這種緊張感。”布法羅機(jī)器人公司（基于程洪及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的外骨骼機(jī)器人技術(shù)成立的公司）產(chǎn)品研發(fā)部部長(zhǎng)蔣青（化名）說(shuō)。

此外，外骨骼機(jī)器人的步態(tài)也令林寒感到有些別扭。蔣青解釋?zhuān)缙诋a(chǎn)品不太成熟，按正常人步態(tài)設(shè)計(jì)的機(jī)器人帶動(dòng)患者邁步時(shí)，腳尖會(huì)不時(shí)剮蹭地面。

又過(guò)了3個(gè)月，團(tuán)隊(duì)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(jī)器磨合，終于順利通過(guò)了在殘運(yùn)會(huì)亮相這一關(guān)。

這次亮相使外骨骼機(jī)器人被更多人所知，但這個(gè)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(xiě)死，設(shè)備運(yùn)動(dòng)的角度、速度、時(shí)間完全在程序中固化下來(lái)。后期綜合大量患者的情況調(diào)整參數(shù)后，外骨骼機(jī)器人才逐漸走向成熟。

不只是讓人站起來(lái)

與外骨骼機(jī)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(jī)器人的過(guò)程。他不需任何人幫助，打開(kāi)外骨骼機(jī)器人，從輪椅上移動(dòng)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(shí)按下智能拐杖兩邊的按鈕，身體就直立了起來(lái)，過(guò)程不超過(guò)5分鐘。林寒保持昂首挺胸的姿勢(shì)，每按一下按鈕，機(jī)器人都發(fā)出“滴”聲響應(yīng)，帶著他的身體向前邁進(jìn)一步。

在全國(guó)第九屆殘運(yùn)會(huì)上，林寒身穿外骨骼機(jī)器人傳遞火炬。

除了能夠站起來(lái)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(jué)。如今他的截癱面從T11下降到T12，大腿根以上的知覺(jué)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(xiàng)機(jī)能都逐漸向好。

這一發(fā)現(xiàn)讓林寒和研發(fā)團(tuán)隊(duì)的所有成員都感到驚喜，一名醫(yī)學(xué)界專(zhuān)家也稱(chēng)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(yùn)動(dòng)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(hào)，從而恢復(fù)身體功能，“最理想的狀況是患者通過(guò)外骨骼機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練后能徹底康復(fù)，不依賴(lài)任何器械，獨(dú)自直立行走?！?/p>

對(duì)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(jué)得“從前熟悉的人都怪怪的”。但接觸外骨骼機(jī)器人后，他漸漸感覺(jué)到，“其實(shí)人就是要走出來(lái)，走出來(lái)后會(huì)覺(jué)得很多事情都看淡了”。

如今，林寒是一對(duì)7個(gè)月龍鳳胎的爸爸，對(duì)生活也有了新的規(guī)劃。面對(duì)記者，林寒坦然說(shuō)道：“其實(shí)我跟你們沒(méi)什么不同，只是出行方式不一樣?！?/p>

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(lái)到成都體驗(yàn)外骨骼機(jī)器人。林寒也常常幫助這些患者安排住院、聯(lián)系護(hù)工，并跟他們交流自己的治療過(guò)程。

2020年第29個(gè)國(guó)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(jī)器人”展驗(yàn)活動(dòng)上，一位由格林巴利綜合征引發(fā)脊髓損傷的患者在體驗(yàn)外骨骼機(jī)器人后一下子哭了出來(lái)：“我已經(jīng)30年沒(méi)有在這么高的地方看過(guò)這個(gè)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(jī)器人，在家人幫助下每天進(jìn)行1到2小時(shí)的康復(fù)訓(xùn)練。她回憶道，曾經(jīng)一個(gè)已經(jīng)癱瘓23年的病友到她家做客，嘗試使用外骨骼機(jī)器人。重新站起的那一刻，這位病友潸然淚下，“患病多年來(lái)的委屈好像一下子找到了出口”。

希望它能像一件衣服

如今，通過(guò)手杖控制外骨骼機(jī)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(jī)器人的幫助下走到戶(hù)外去，但目前，由于設(shè)備續(xù)航時(shí)間不夠長(zhǎng)、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(jī)器人能做得更小、更美觀，“最好讓人看不出我穿了外骨骼機(jī)器人，就像一件衣服，穿上它的患者不會(huì)感覺(jué)到異樣，甚至感覺(jué)不到它的存在?！?/p>

“讓患者過(guò)上有尊嚴(yán)的正常生活”，這是程洪團(tuán)隊(duì)的初心與目標(biāo)。為了實(shí)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(tuán)隊(duì)也開(kāi)始涉足腦機(jī)操縱。然而，這個(gè)過(guò)程并不順利。

林寒體驗(yàn)過(guò)通過(guò)腦機(jī)接口控制的外骨骼機(jī)器人，他感覺(jué)“想走的時(shí)候機(jī)器不動(dòng)，不想走的時(shí)候機(jī)器自己走了”。

蔣青解釋?zhuān)匕c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(yùn)動(dòng)信號(hào)無(wú)法傳遞到下肢，因此不能依照大腦指令行動(dòng)。與此同時(shí)，外骨骼機(jī)器人能接收到的腦電波信號(hào)也不夠穩(wěn)定，皮膚上的靜電可能被識(shí)別為腦電信號(hào)，視野中突然出現(xiàn)的一個(gè)物體也可能使大腦無(wú)意識(shí)地發(fā)出信號(hào)。

盡管如此，程洪團(tuán)隊(duì)依然在朝這個(gè)方向努力。2018年，程洪團(tuán)隊(duì)攜外骨骼機(jī)器人參加央視節(jié)目《機(jī)智過(guò)人》，并為高位截癱的警官黃曼專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一款腦機(jī)控制的機(jī)器人。節(jié)目中，黃曼戴上腦帽，穩(wěn)穩(wěn)站了起來(lái)。雖然只是個(gè)例，但這讓程洪看到了希望，“我相信，隨著研發(fā)推進(jìn)、技術(shù)成熟，截癱患者可以解放雙手，直接通過(guò)腦電信號(hào)控制外骨骼機(jī)器人?！?/p>

除了提升技術(shù)水平，程洪團(tuán)隊(duì)在推廣外骨骼機(jī)器人上也下了不少功夫。近年來(lái)，程洪已經(jīng)做了上百場(chǎng)關(guān)于外骨骼機(jī)器人的報(bào)告，希望能讓更多人了解外骨骼機(jī)器人的概念。如今，也確實(shí)有越來(lái)越多患者開(kāi)始嘗試這一高科技產(chǎn)品，僅程洪團(tuán)隊(duì)研發(fā)的外骨骼機(jī)器人就已在全國(guó)三百家醫(yī)療機(jī)構(gòu)推廣、試用、使用。

但外骨骼機(jī)器人的價(jià)格依然昂貴，盡管現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)價(jià)格僅為國(guó)外的五分之一到三分之一，大多數(shù)患者仍無(wú)力購(gòu)置家庭版設(shè)備。對(duì)不少地區(qū)的醫(yī)院來(lái)說(shuō)，外骨骼機(jī)器人未納入醫(yī)保，引入成本高，幾百元一次的器械使用費(fèi)也讓許多患者望而卻步，無(wú)法確保使用率。因此，外骨骼機(jī)器人的市場(chǎng)還未能完全打開(kāi)。

對(duì)此，程洪持樂(lè)觀態(tài)度，“我們?nèi)栽诓粩喔倪M(jìn)技術(shù)，希望能夠?qū)⒚颗_(tái)機(jī)器人的成本最大化壓縮，讓更多的患者家庭有機(jī)會(huì)‘站起來(lái)、走出來(lái)’?！?/p>