“又能对自己的生活说了算了!”残疾人康复,可以很赛博

编者按:2025年5月18日是第三十五个全国助残日,主题是“弘扬自强与助残精神,凝聚团结奋进力量”。随着脑机接口、人工智能等技术水平不断提升,助残新技术、新业态持续涌现。其中,齐鲁工业大学(山东省科学院)自主研发的主动式脑机接口下肢康复训练系统,帮助不少残疾朋友“又能对自己的生活说了算了”。

每周一至周五上午,孟强都会来到山东省中医院康复科,把自己“装扮得像变形金刚一样”。

5月14日上午9点半,在康复治疗师王洁的帮助下,左侧肢体偏瘫的孟强“站立”依靠在起重支架上,“坐”稳托垫、系上腰带后,穿戴好下肢机械外骨骼设备,戴上“帽子”,开始进行主动式脑机接口下肢康复训练。

视频为工作人员演示

“帽子上有64个脑电采集器,能够获取患者的脑电信号,结合我们自主研发的人工智能脑电解码模型,实时精准识别他的运动意图,驱动下肢机械外骨骼设备,结合功能性电刺激辅助其完成行走训练。”这一训练系统的研发技术负责人、齐鲁工业大学(山东省科学院)光电科学与技术学部博士生导师徐舫舟说。

如健全人一般,孟强自如地迈动左右腿前行;其身后,王洁扶着起重支架帮助他调整前进方向。

围着楼层“走”一圈,孟强需要近30分钟,这也是他每次进行脑机接口下肢康复训练的时长。走完这段距离,健全人仅需2分钟。

但在接受“高科技治疗”之前,孟强无法独立行走,如今,经过近半年的康复,他能够独立行走一小会儿,“虽然走得不好看,但左腿终于又听我的话了。”

徐舫舟说,传统运动康复多为被动式,这一系统帮助患者实现了对外骨骼运动的主动控制,助力患者重塑神经功能,有效缩短康复周期。

去年9月,孟强因脑出血昏迷,醒来后发现左侧肢体丧失知觉,并申办了残疾人证。入院治疗后,虽有效果但进程缓慢,这令孟强有些沮丧。

“住院不久后,听康复治疗师提到医院有了新设备,正进行临床测试。我就抓紧报名了。”孟强说,自从左侧身体不灵活后,他就格外关注外骨骼机器人,也很期待自己能试试,“说不定我又能健步如飞。”

“很新鲜,穿上(设备)后,很赛博。”说起与这套“装备”的初次见面,孟强记忆犹新。他说,事实证明,科技真的改变了他的生活。“从原来的会走到后来的不会走,再到穿上设备能走,到现在的扶着墙自己走,心情很不一样。我又能对自己的生活说了算了,对未来的日子也很有信心。”

这套“装备”帮助孟强康复更高效 孙源摄

山东省中医院康复科主任张杨说,这一系统、设备的到来,受到了患者热烈欢迎。目前医院只有2台设备,大家有时要排队等候。截至目前,已有200位患者参与临床测试、干预与评价验证,康复效果很明显。“许多患者都问,什么时候能再多几台设备,自己花钱康复训练也愿意。”

如今,患者自费也要使用的系统和设备是实验室第二代产品,是齐鲁工业大学(山东省科学院)人机智能协同团队根据患者的体验反馈改进升级的。

徐舫舟说,在临床测试的初期阶段,使用的是实验室第一代运动想象—脑机接口系统。“为了让训练设备更轻便更灵活,我们采用没有起重支架的下肢外骨骼设备和悬挂设备结合,结果患者穿戴设备时既耗时,也不舒适。因为下肢运动障碍患者支撑力较弱,在康复治疗师的帮助下,穿戴设备也得30多分钟,许多患者都等得不耐烦了。”

此外,第一代产品脑电采集利用屏幕显示运动想象刺激范式,患者容易受外界干扰,专注度受影响较大。患者也反馈在康复训练过程中虽然可以实现主动站立行走,但下肢的感觉刺激程度不高,无法很好地感受到下肢的运动过程。

“患者是产品的使用者,他们的需求是我们优化的方向。经过10个月的研究,我们开发了第二代产品,就是虚拟现实—运动想象—功能性电刺激闭环反馈脑机接口系统,并搭载起重支架的下肢外骨骼设备,构建虚拟现实场景下运动想象刺激范式,引入功能性电刺激闭环反馈技术,在辅助患者康复运动的同时,提高患者对肢体的本体反馈,使康复训练获得更好的效果。”徐舫舟说,“虽然第二代产品有较大的提升,但还没有实现设备轻量化,需要佩戴设备也比较复杂,患者不能完成独立操作,这是我们下一步要改进的方向。”

团队负责人、齐鲁工业大学(山东省科学院)光电科学与技术学部副主任冷建材教授介绍,自2010年开始,团队开始在脑机接口领域进行探索,团队成员在脑电编解码算法、脑网络构建与分析以及脑机接口系统集成等方面有一定工作积累。“设计这一系统、设备的初衷,是解决脑卒中等下肢运动障碍患者传统康复训练的痛点。”

传统康复治疗方法是康复治疗师对患者进行一对一徒手操作,或借助简单的机械训练设备帮助患者完成康复训练。训练过程枯燥乏味,难以提高患者的参与积极性,康复效果参差不齐。康复治疗师又十分紧缺,有的患者因缺乏及时规范的康复治疗,错过了康复黄金期。“现在,脑机接口技术给传统康复治疗手段带来质的飞跃。”冷建材说。

在科技赋能下,残疾人克服身体障碍、改善身体功能,更好地融入社会生活,山东正积极推进这一方面工作。5月15日,省残联与齐鲁工业大学(山东省科学院)签署科技助残战略合作,并为“山东省助残产品研发实验室”揭牌。根据协议,双方将在共同打造省级助残科技创新研究平台、共享科技助残相关资源和信息、加强助残科技人才培养、支持打造科技助残创新高地等4个方面深化战略合作;实验室则将聚焦残疾人迫切需求,开展智能化、智慧化助残装备与技术研究,支持地方科技助残产业园区建设。

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