近年来,随着人口老龄化的加剧、疾病结构的变化以及运动损伤的增加,康复医疗需求在全球范围内迅速增长。在中国,康复医疗服务市场规模预计可达千亿元。目前,我国有近2000万脑卒中患者,其中约1000万人因疾病导致行走障碍甚至丧失行走能力。然而,研究表明,经过康复治疗后,90%的脑卒中存活患者能够重新恢复步行和生活自理能力,30%的患者还可以恢复部分工作能力。面对急剧上升的康复服务需求,国内现有的综合医院康复中心、康复专科医院、设备和治疗师等资源出现了大量缺口。
康复机器人适合执行长时间的简单重复任务,具有良好的运动一致性,能够保证康复训练的强度和效果,并通过标准化的治疗过程帮助患者实现功能改善。在康复治疗中引入机器人不仅可以提升训练效率,减轻治疗师的工作负担,还能推动康复治疗过程的标准化,有效解决康复服务资源短缺的问题。机器人将成为康复医疗发展的必然趋势。
康复机器人是一种辅助人体完成肢体动作,实现助残行走、康复治疗、负重行走和减轻疲劳等功能的医用机器人,主要针对患有脊髓脊柱损伤、脑卒中损伤、脑外伤等疾病的残障人士及失能和失智人群,如瘫痪、老年痴呆、阿尔茨海默症等患者。康复机器人可分为辅助替代型和训练治疗型两种。
辅助替代型机器人主要面向老年群体和残疾群体,特别是那些患有慢性病和永久性残疾的人群,主要包括外骨骼机器人、上下肢康复机器人和移动式机器人。训练治疗型机器人则主要面向术后康复人群,针对四肢和脊椎等术后康复需求,辅助运动和锻炼的上下肢康复机器人和肢体训练机器人。其中,外骨骼机器人是康复机器人发展的趋势,也是国内创新研发的热门领域。
在康复医疗领域引入现代高科技,可以有效推动智能康复医疗行业的发展。通过生物反馈、数字摄影、生物芯片、生物传感、微电子脉冲、人工智能以及分子设计和模拟技术等手段,形成康复医疗产业系统化、智能化管理。
外骨骼机器人是康复机器人领域技术壁垒和智能化程度最高的机器人,涉及多个交叉学科,包括传感、控制、机械动力、人机交互、工业设计等领域,涵盖了人体生物力学、临床医学、人体工程学和神经电生理等学科。目前,该领域主要由国外企业垄断,我国的康复机器人产品在外骨骼机器人领域尚处于起步阶段,上市产品较少,主要集中于上肢康复和下肢康复训练机器人。
康复机器人在临床应用方面的优势主要体现在运动重复性好、训练形式多样和训练反馈效果好三个方面。首先,机器人更适合执行长时间的简单重复任务,能够保证康复训练的强度、效果和精度,并具有良好的运动一致性。其次,康复机器人具有可编程能力,可以根据患者的损伤程度和康复进展提供不同强度和形式的个性化训练,增强患者的主动参与意识。最后,康复机器人通常集成多种传感器,具备强大的信息处理能力,可以有效监测和记录康复训练过程中的人体运动学和生理学数据,对患者的康复进度进行实时反馈,并量化评估患者的康复进展,为医生优化康复治疗方案提供依据。
目前,康复机器人的主要适用人群包括术后患者、老年人、慢性病患者、残疾人、儿童康复患者和产后康复患者等。
首先,术后康复患者主要来自心外科、骨科、神经科和产科等领域。例如,冠状动脉搭桥术后可能导致患者术后呼吸功能不全、肺不张等问题,关节置换术后可能引发静脉血栓栓塞等并发症。如果没有进行科学的康复训练,可能会导致关节粘连、僵硬等不良后果。
其次,随着中国老龄化进程的加快,自理能力差、慢性病、心脑血管疾病、骨质病变等问题日益突出,老年人的康复需求不断增加,成为康复医疗市场的主力军之一。康复机器人可以通过运动疗法和护理系统提高老年人的日常生活能力和生活质量。老年人康复主要集中在三个领域:身体功能障碍、器官功能障碍和生理/病理性老化。身体功能障碍指的是具有明确身体或功能障碍的老年人,如心肌梗塞、脑卒中和骨质疏松等导致的重度残疾;器官功能障碍指的是各种慢性疾病引起的器官功能障碍的老年人,包括慢性心肺疾病、脑血管病、高血压、营养不良和失眠等;生理/病理性老化指的是由于生理或病理性老化引起日常生活能力下降的老年人,包括帕金森症或阿尔茨海默症引起的运动受限、认知障碍、跌倒与步态异常等。
第三,神经康复服务患者主要以脑卒中、脑损伤和脊髓损伤等神经系统疾病患者为主。其中,脑卒中已成为中国成年人致死和致残的主要原因,具有高发病率、高复发率、高死亡率和高致残率的特点。目前,中国脑卒中现患人数超过1200万,其中70%-80%的患者存在不同程度的运动和认知功能障碍,严重影响了患者的生活质量,因此神经康复领域同样存在巨大的康复需求。