用脑电波控制的辅助肢体，让瘫痪患者在女儿婚礼上重新行走

时间：2020-09-17  作者：盛诺一家

“不知一切是如何发生的。我身体一直很好，每天都在锻炼。开始只是指尖刺痛，然后逐渐恶化。”Sorensen的颈部以下瘫痪，这年她55岁。

但是在那一年的早些时候，佛罗里达州杰克逊维尔的Brooks Cybernic治疗中心在美国初次使用日本开发的独特康复技术——混合辅助肢体（HAL）。

HAL本质上是一种可穿戴的机器和人的混合体，帮助那些脊髓损伤的患者和肌肉萎缩症患者恢复运动，增强他们的神经和肌肉。它们被称为外骨骼，是一种充当机械肌肉的轻便套装，关节由小型电机驱动。

真正令人震惊的是：患者用他们的脑电波来控制HAL。

当Sorensen了解到日本机器人学家开发的脑电波控制的外骨骼时，她知道自己必须试一试。她的女儿将在几个月后的12月举行婚礼，她决心在婚礼上行走。

受益的不仅仅是那些残疾或受伤的人。根据世界卫生组织（WHO）的数据，到2050年，60岁以上的人口将超过20亿，外骨骼可以为世界人口老龄化提供解决方案。在未来，人体随着年龄的增长而老化，由活跃的大脑驱动的外骨骼可以帮助人们保持站立。 

根据研究公司Markets and Markets的数据，基于如此庞大的潜在应用量，到2023年，全球医用外骨骼市场的估值将达到28亿美元。

使用者处于控制地位

当Sorensen初次尝试HAL时，她几乎不能在平坦的表面上移动。

Brooks中心一名训练有素的理疗师帮助她将HAL贴在腰上和裤子上，将她与传感器连接。传感器帮助接收皮肤表面微弱的生物电信号，这些信号传达患者移动的意念。HAL接收到这些信号后为患者的行动提供支持。

但不能指望穿上了HAL就能在几秒钟内短跑冲刺。康复需要时间、决心和理疗师的帮助。另外还有体重控制装置，确保患者在跑步机上使用HAL时能得到支撑并保持直立。

在训练过程中，理疗师会记录每位患者的活动和使用的设置——从步行到慢跑模式。他们可以监测使用者的动作，并相应地调整设置，使动作更加自然。

Sorensen说，起初感觉是HAL通过帮助诱导她的肌肉做出模仿自然行走模式的小腿运动来完成大部分工作，但后来她发现自己越来越处于控制地位。

“在尝试几次之后，你的大脑连接到HAL，我可以看到我自己在移动我的腿，”她描述，“这简直不可思议，我的心都要爆炸了。”

通常情况下，行动能力问题没有Sorensen严重的人能在尝试2-10次后适应HAL，使传感器和大脑开始协同工作。经过将近40次、每次持续一个半小时的训练，Sorensen重新站了起来（尽管有助行架支撑）。她如愿参加了女儿的婚礼。

目前，（除美国外）外骨骼在日本、菲律宾、德国和波兰用于帮助患者恢复肌肉运动。

HAL的起源和前景

HAl背后是亿万富翁机器人专家Sankai。

他领导的日本公司Cyberdyne成立于2004年，愿景是创造这些“可穿戴机器人”，将人、机器和信息融合起来。

虽然Sankai公司的名字可能会让人想起美国科幻大片《终结者》中创造邪恶机器人的可怕技术Cyberdyne，但这位日本机器人学家创造技术不是为了战争，而是为了和平与康复。

20世纪60年代，Sankai在9岁时发现了科幻作家Isaac Asimov的《我，机器人》，并对科技的积极应用深深着迷。他决定在日本筑波大学攻读工程学。1998年，Sankai制造了他自己的乃至世界上的初代HAL原型，并在之后的几十年里将该产品改进成现今时尚、轻便的版本。

以前机器人辅助技术集中于军事用途。但如今，HAL是一系列研究的一部分，这些研究侧重于使用外骨骼技术来治疗疾病或为佩戴者提供支持。例如，哈佛大学的研究人员在2014年推出了一种柔软的外套，可以增强患者的力量，这和HAL很像。福特等汽车制造商在工厂地板上使用外骨骼以减轻工人的疲劳。HAL也有超越医疗领域的潜力，涉足的领域从救援和支持、劳动密集型工厂工作到娱乐和老年人护理等。

Sankai解释，日本工人的平均年龄非常高，这些技术可以帮助他们。逐渐增加老年人的身体功能也使他们能够保持独立。

接下来，Sankai和他的团队正在收集关于他们治疗方法的数据，以更好地改善他们现有的医疗设备。他们的目标是制造能够更长时间保持和增进人类健康的医疗设备。

Sankai很高兴看到HAL帮助每一位需要的人重获独立——从老年人到重度残疾人。这也是Sorensen的想法。“在我使用HAL时，还有许多来自全国各地的人也需要使用这些设备，我希望这种技术能得到更多的应用。”

来源：

本文主要内容编译自CNN 2019年9月18日发表的《This wearable cyborg uses brain waves to power up your muscles》

原文链接：

https://edition.cnn.com/2019/09/18/health/japan-cyberdyne-brain-wave-exoskeleton-wellness-scn-hnk-intl/index.html

编者按：

让瘫痪患者重新站立、自由行走，一直是许多瘫痪患者家人的梦想，如今，医学的发展给他们带来了希望。此前，已有一位瘫痪四年的国内患者，通过盛诺一家前往美国约翰·霍普金斯医院就医，用同样的治疗方式重新站立了起来。我们很高兴地看到，类似的案例越来越多。

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