智能康復(fù)
康復(fù)治療是醫(yī)療過程中重要的一環(huán)，通過鍛煉幫助病患增強(qiáng)肢體功能，樹立信心，使病患盡量擺脫疾病影響，提高生活質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)的人工或簡單的醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)不能滿足患者的康復(fù)需求，迫切需要改善。一方面，我國康復(fù)行業(yè)目前有近30萬醫(yī)務(wù)人員的缺口，康復(fù)資源供給嚴(yán)重不足、分配不均。另一方面，現(xiàn)階段康復(fù)治療高度依賴人力，整體效率和康復(fù)質(zhì)量難以提升。
目前大多數(shù)康復(fù)科沿用傳統(tǒng)的康復(fù)療法技術(shù)，康復(fù)治療師一對一針對患者的功能問題，手把手地進(jìn)行治療與訓(xùn)練。這種經(jīng)典的治療模式，效率低下、枯燥乏味，特別依賴于治療師的個人經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心，每次治療時，治療師的發(fā)揮狀態(tài)，甚至心情情況，都會影響治療效果。以康復(fù)機(jī)器人為核心的“智能康復(fù)”相較于傳統(tǒng)康復(fù)，有著客觀、量化、高效、節(jié)能等諸多優(yōu)勢，精準(zhǔn)提升了大量群體的生活質(zhì)量。
采用了智能康復(fù)機(jī)器人技術(shù)以后，所有治療的設(shè)計(jì)都由資深治療師完成，接下來的治療，全部達(dá)到同質(zhì)化，尤其是重復(fù)性強(qiáng)的一些動作訓(xùn)練，每個動作每次都按照了“完美模式”訓(xùn)練，不再依賴治療師的“臨場發(fā)揮”，大大提高了療效。
更讓人開心的是，每次的治療和訓(xùn)練，可以在電腦屏幕面前，使用“玩游戲”的方式進(jìn)行，擺脫了傳統(tǒng)的枯燥乏味的方式，患者在娛樂的同時就把一次上肢功能的精細(xì)化運(yùn)動訓(xùn)練順利完成了，不但開心有趣，而且訓(xùn)練效果穩(wěn)定。
為了貼近生活，康復(fù)機(jī)器人將日常生活中常用的場景如進(jìn)食、購物、計(jì)算、取物、社交、物品認(rèn)知等真實(shí)場景進(jìn)行模擬，讓患者身臨其境，將訓(xùn)練變得更加有趣，同時電腦設(shè)置的訓(xùn)練處方和針對癱瘓患者的動作訓(xùn)練，不但能高精度地完成所有訓(xùn)練動作，而且有效避免了不同的治療師技術(shù)手法的差異性，讓治療訓(xùn)練達(dá)到同質(zhì)化。
由于智能的力學(xué)反饋機(jī)制，康復(fù)機(jī)器人能迅速敏感地“感知”患者肢體力量的變化，隨時做出精確的輸出力量調(diào)整，最大限度地發(fā)揮患者運(yùn)動訓(xùn)練的效率，一般只有少數(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的治療師，能夠達(dá)到類似的效果。
康復(fù)機(jī)器人更多介紹
康復(fù)機(jī)器人作為機(jī)器人技術(shù)與醫(yī)學(xué)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，在康復(fù)及療養(yǎng)領(lǐng)域上有著巨大的潛力，這類系統(tǒng)不僅能夠?qū)π袆诱系K進(jìn)行治療（如由中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷及其它損傷引起的行動障礙），也能夠作為社會與行為障礙的干預(yù)與治療工具，包括自閉癥類群、多動癥等，康復(fù)機(jī)器人需求前景較大。
目前，康復(fù)機(jī)器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到康復(fù)護(hù)理、假肢和康復(fù)治療等方面，這不僅促進(jìn)了康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，也帶動了相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新理論的發(fā)展。
康復(fù)機(jī)器人是病人康復(fù)過程中以及康復(fù)后替代身體重要功能的重要智能設(shè)備。目前，康復(fù)機(jī)器人主要分為醫(yī)療訓(xùn)練用康復(fù)機(jī)器人和生活輔助用康復(fù)機(jī)器人兩大類，具體分類參考如下。
康復(fù)機(jī)器人主要分類
下面簡單介紹幾類常用的康復(fù)機(jī)器人：
上肢康復(fù)機(jī)器人
ArmMotus EMU上肢康復(fù)機(jī)器人，利用線驅(qū)傳動方式搭配碳纖維材料，減小機(jī)器人自身運(yùn)動中的摩擦力，使康復(fù)評估及訓(xùn)練體驗(yàn)更輕更柔順。模擬治療師的手法提供輔助和引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)的上肢運(yùn)動控制及日常生活活動等能力訓(xùn)練。
腕關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人
WristMotus M1W腕關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人，通過前臂旋前旋后、腕關(guān)節(jié)屈伸、腕關(guān)節(jié)尺橈偏等運(yùn)動控制訓(xùn)練，提高吃飯、擰毛巾、倒水、開門等日常生活活動能力，與上肢機(jī)器人粗大運(yùn)動訓(xùn)練形成互補(bǔ)。
下肢康復(fù)機(jī)器人
下肢康復(fù)機(jī)器人采用一體化人體工學(xué)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)步行和平衡功能訓(xùn)練以及多種模式評估。步態(tài)機(jī)械腿通過自研高性能執(zhí)行器驅(qū)動，在康復(fù)早期給患者輸入節(jié)律性步行并提供正確的感覺輸入，抑制異常步態(tài)的形成。多種訓(xùn)練模式滿足不同功能階段患者的需求，真實(shí)的落地行走可增強(qiáng)足底反饋。同時可在訓(xùn)練前后進(jìn)行平衡及雙下肢對稱性負(fù)重的評估，為下肢功能訓(xùn)練效果提供量化的評估參考。
踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人
AnkleMotus M1A踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人根據(jù)正常人的踝關(guān)節(jié)運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)了針對性的康復(fù)訓(xùn)練動作。模擬康復(fù)手法，放松踝關(guān)節(jié)周圍軟組織，鍛煉下肢肌肉，恢復(fù)踝關(guān)節(jié)運(yùn)動控制能力，促進(jìn)下肢整體功能康復(fù)。
值得注意的是，當(dāng)前康復(fù)機(jī)器人存在巨大供需缺口，市場規(guī)模將高速增長。
傳統(tǒng)的人工或簡單的醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)不能滿足患者的康復(fù)需求，康復(fù)機(jī)器人可以減少人員陪護(hù)，而且更有成效地幫助病患實(shí)現(xiàn)康復(fù)，更重要的是，患者、老年人以及幼兒，對于醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人的需求較為剛性，這一片市場需求未來可期。近年來，中國醫(yī)療設(shè)備的行業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，康復(fù)機(jī)器人板塊也呈現(xiàn)上升趨勢。
根據(jù)Frost＆Sullivan報告，中國康復(fù)機(jī)器人市場自2017年起步，2018年市場規(guī)模達(dá)到2.1億元，預(yù)計(jì)未來幾年將以57.5％的年復(fù)合增長率增長，2023年約達(dá)20.4億元。
目前，我國康復(fù)機(jī)器人中高端市場被歐美品牌壟斷，例如：Hocoma公司的Lokomat，WOODWAY公司的Lokohelp。國內(nèi)康復(fù)機(jī)器人目前還處于初級發(fā)展階段，還未出現(xiàn)規(guī)模較大的康復(fù)機(jī)器人企業(yè)，國內(nèi)從事康復(fù)機(jī)器人的企業(yè)主要包括銘凱醫(yī)療、埃斯頓、璟和機(jī)器人、大艾機(jī)器人、傅利葉智能、睿瀚醫(yī)療、安陽神方、邁康信等企業(yè)。隨著我國自主研發(fā)能力在逐漸增強(qiáng)，在高端機(jī)器人市場也有一定的產(chǎn)品出現(xiàn)，與歐美品牌之間的距離將漸漸縮小。
關(guān)于康復(fù)行業(yè)發(fā)展趨勢和智能康復(fù)的進(jìn)展情況，2023甬江國際數(shù)字醫(yī)療與智能醫(yī)學(xué)高峰論壇組委會已經(jīng)邀請了電子科技大學(xué)自動化學(xué)院副院長程洪教授前來分享精彩報告——《智能康復(fù)進(jìn)展與趨勢》。
程洪
電子科技大學(xué)教授、自動化學(xué)院副院長
個人簡介：程洪，電子科技大學(xué)教授、博導(dǎo)、自動化學(xué)院副院長。國家萬人計(jì)劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會 智能康復(fù)專委會 主委、IEEE高級會員，國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。2003年于西安交通大學(xué)取得博士學(xué)位，2006年至2009年在美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)進(jìn)行博士后研究。在智能機(jī)器人領(lǐng)域包括IEEE TCSVT / TSMC-A / TITS / PR/SP / JVCIR等國際重要期刊以及AAAI / IJCAI / IROS / ICRA / ICCV / CVPR / ACM MM / BMVC等頂級國際會議上發(fā)表論文110篇，其中頂級會議和SCI論文共50篇，谷歌學(xué)術(shù)引用高于2000次，H因子為20。申請國家發(fā)明專利130項(xiàng)，其中授權(quán)60項(xiàng)。關(guān)于稀疏引導(dǎo)感知理論模型的相關(guān)論文和專著被谷歌學(xué)術(shù)引用超300次，其中ICCV 2009關(guān)于稀疏引導(dǎo)相似度度量的論文為口頭報告（錄用率<3%），2013年在Signal Processing期刊上發(fā)表的論文“Sparse Representation and Learning in Visual Recognition: Theory and Applications”入選Elsevier 2005-2015計(jì)算機(jī)領(lǐng)域近10年中國作者論文的高下載榜單，該論文是稀疏表達(dá)與學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域的唯一入選論文，同時也是該期刊2013年發(fā)表至2016年6月引用率最高的5篇論文之一。與鄭南寧院士合編自動化專業(yè)教材《數(shù)字信號處理》，獨(dú)著Springer英文專著2部《Autonomous Intelligent Vehicles: Theory, Algorithms, and Implementation》（2011年12月出版，已經(jīng)下載25360次），《Sparse Representation, Modeling, and Learning: Theory, Algorithms and Applications》（2015年6月出版，已經(jīng)下載14100余次）。科研項(xiàng)目方面，近五年來主持完成/在研7項(xiàng)國家級項(xiàng)目，其中國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃1項(xiàng)，工信部項(xiàng)目1項(xiàng)，國家自然基金5項(xiàng)（聯(lián)合重點(diǎn)1項(xiàng)），主持研制的外骨骼獲吳文俊人工智能一等獎。
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美國醫(yī)學(xué)與生物工程院 Fellow
錢 唯
美國醫(yī)學(xué)與生物工程院 Fellow
2023 年 1 月
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