外骨骼機(jī)器人,“行走黑科技”?
中國(guó)新聞周刊記者:胡可欣
發(fā)于總第1251期《中國(guó)新聞周刊》雜志
李瑞的母親67歲,長(zhǎng)年久坐導(dǎo)致腿腳不太便利?!叭粘T谕庾呶辶倜啄赣H就會(huì)覺得腿沒力氣。她不時(shí)也會(huì)腰疼,之前通過(guò)按摩得到了改善,但今年腰疼加重了。”李瑞告訴《中國(guó)新聞周刊》。近期,他分別花費(fèi)14000元和7700元為母親購(gòu)買了兩個(gè)品牌的外骨骼機(jī)器人。
國(guó)內(nèi)外骨骼機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正快速升溫。8月4日,國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)發(fā)布的研究報(bào)告顯示,2025年中國(guó)外骨骼機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)16億元,出貨量約2.6萬(wàn)臺(tái)。其中,醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域占主要市場(chǎng)份額。
當(dāng)外骨骼機(jī)器人進(jìn)入醫(yī)療場(chǎng)景,這套“行走黑科技”真的能幫患者“健步如飛”嗎?
解放康復(fù)治療師的雙手
“市面上的醫(yī)用外骨骼機(jī)器人,大致可分為面向醫(yī)院和面向家庭兩大類。面向醫(yī)院的外骨骼機(jī)器人采用支架固定和綁帶保護(hù)設(shè)計(jì),往往在康復(fù)治療師指導(dǎo)下用于患者康復(fù)早期;面向家庭的外骨骼機(jī)器人分為兩種,一種是面向醫(yī)院版本的‘簡(jiǎn)易款’,幫助部分出院患者進(jìn)行居家康復(fù)訓(xùn)練,另一種則采用可穿戴設(shè)計(jì),為有自主行走能力的患者提供日常助行、步態(tài)糾正等服務(wù)?!惫枮I工業(yè)大學(xué)(深圳)醫(yī)工學(xué)院教授冷雨泉介紹。
李瑞為母親購(gòu)買的是可穿戴式的外骨骼機(jī)器人。他告訴《中國(guó)新聞周刊》,5月底的一個(gè)夜晚,母親腰疼帶動(dòng)大腿后側(cè)肌肉疼痛,第一次出現(xiàn)了疼得睡不著覺的情況。他意識(shí)到情況不對(duì),帶母親輾轉(zhuǎn)了廣州市內(nèi)的幾家醫(yī)院,最后確診為腰椎間盤突出。
“我們先通過(guò)推拿、按摩去緩解疼痛,等緩解到可以行動(dòng)了,再嘗試去做一些康復(fù)治療?!崩钊鹫f(shuō),購(gòu)買外骨骼機(jī)器人是希望在此過(guò)程中給母親一些輔助,幫助她行動(dòng)更輕松。
社交媒體上,有許多跟李瑞想法相似的患者家屬,發(fā)帖詢問(wèn)是否應(yīng)為自家老人購(gòu)買外骨骼機(jī)器人。清華大學(xué)北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科主任潘鈺認(rèn)為,居家使用外骨骼機(jī)器人前,應(yīng)先帶患者去醫(yī)院評(píng)估病情?!凹顾钃p傷、腦卒中等神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者是外骨骼機(jī)器人的常見使用對(duì)象,但并非所有情況都適用。去年我接診過(guò)一位脊髓損傷的患者,兩年前在網(wǎng)上看到外骨骼機(jī)器人的宣傳后,就自行購(gòu)買了一套可穿戴式外骨骼設(shè)備,后來(lái)因長(zhǎng)期使用不當(dāng),患上了嚴(yán)重的骨性關(guān)節(jié)炎。”
潘鈺表示,部分家屬觀察到患者行走不便。很多情況下,不僅是因?yàn)橄轮α坎蛔?,還可能存在關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、肌肉張力增高、感覺功能下降等問(wèn)題,對(duì)應(yīng)的康復(fù)治療方法也有很大差異。如盲目使用外骨骼機(jī)器人,甚至可能帶來(lái)不必要的損傷。
面向醫(yī)院的外骨骼機(jī)器人通常放置在康復(fù)醫(yī)學(xué)科。上海傅利葉智能科技股份有限公司康復(fù)創(chuàng)新項(xiàng)目產(chǎn)品總監(jiān)楊志豪觀察到當(dāng)前外骨骼機(jī)器人的臨床應(yīng)用需求,他表示,截至2025年末,我國(guó)每年術(shù)后康復(fù)、慢性病康復(fù)等人群規(guī)模達(dá)上億人次,但與此同時(shí),康復(fù)治療師數(shù)量短缺,每10萬(wàn)人口僅配備3.57名康復(fù)治療師。
“脊髓損傷、腦卒中等神經(jīng)系統(tǒng)疾病通常伴隨下肢功能障礙,嚴(yán)重影響患者日常生活質(zhì)量?;謴?fù)步行功能是神經(jīng)康復(fù)的重要目標(biāo)之一,也是患者最迫切的需求。依據(jù)神經(jīng)可塑性理論,通過(guò)高強(qiáng)度、重復(fù)性訓(xùn)練,人的大腦能學(xué)習(xí)和儲(chǔ)存正確的運(yùn)動(dòng)模式,從而刺激神經(jīng)通路修復(fù),恢復(fù)肢體運(yùn)動(dòng)功能。讓患者及早介入外骨骼機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練能降低致殘的可能性?!睏钪竞勒f(shuō)。
“外骨骼對(duì)應(yīng)的是內(nèi)骨骼,也就是人體自身的骨骼。一般情況下,正常人想行走,大腦會(huì)向下傳遞行走的意圖信號(hào)。但脊髓損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者無(wú)法將這樣的信號(hào)傳遞至腿部,使用外骨骼機(jī)器人相當(dāng)于借助外力,幫助患者完成站立和行走。”電子科技大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院院長(zhǎng)、機(jī)器人研究中心主任程洪對(duì)《中國(guó)新聞周刊》表示。
具體而言,外骨骼機(jī)器人的工作原理分為感知、決策、執(zhí)行三個(gè)模塊。程洪介紹,外骨骼機(jī)器人首先會(huì)感知患者的行動(dòng)意圖,再根據(jù)患者的狀態(tài)生成對(duì)應(yīng)的步態(tài)信號(hào),最后將步態(tài)信號(hào)傳遞給電機(jī)去執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。根據(jù)不同產(chǎn)品型號(hào),患者的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)上都可能裝有對(duì)應(yīng)電機(jī),在患者左腿撐地時(shí),外骨骼機(jī)器人就會(huì)幫助其完成右腿的屈髖、屈膝,以此形成步態(tài)周期。
“如果沒有外骨骼機(jī)器人,脊髓損傷、腦卒中等神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者可能要在神經(jīng)損傷3—6個(gè)月后才能開始步行恢復(fù)訓(xùn)練。這種時(shí)間上滯后的康復(fù)可能會(huì)導(dǎo)致患者出現(xiàn)關(guān)節(jié)受限、肌肉萎縮等問(wèn)題,運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)一步退化。”潘鈺表示,相較于傳統(tǒng)康復(fù)器械,外骨骼機(jī)器人能保持訓(xùn)練強(qiáng)度的一致性,比人工康復(fù)效果更穩(wěn)定。
外骨骼機(jī)器人還能很大程度上解放康復(fù)治療師的雙手。楊志豪表示,在沒有外骨骼機(jī)器人之前,患者做步行恢復(fù)訓(xùn)練需要2—3個(gè)康復(fù)治療師和護(hù)工一起幫忙。現(xiàn)在使用外骨骼機(jī)器人,通常只需要一位康復(fù)治療師在一旁協(xié)助。
處在“大哥大”階段
李瑞母親使用外骨骼機(jī)器人后,走路更省力了,能輕松爬一層樓。但穿戴20分鐘后,設(shè)備重量帶來(lái)的負(fù)擔(dān)開始顯現(xiàn)?!斑@款外骨骼機(jī)器人懸掛在腰部,我母親本來(lái)就腰椎間盤突出,腰部太沉重會(huì)讓她感覺疲勞?!崩钊鹫f(shuō)。
對(duì)此,程茉也有類似感受。程茉一家住在6樓的樓梯房,父親患有慢阻肺,上下樓較為困難。為了解決父親的爬樓問(wèn)題,今年年初,程茉租賃過(guò)一款外骨骼機(jī)器人?!白赓U前我對(duì)比過(guò)市面上的不同產(chǎn)品,比較輕的外骨骼機(jī)器人重量也在1.8千克左右。對(duì)我父親來(lái)說(shuō),雖然外骨骼機(jī)器人能給他的腿助力,但整體負(fù)重還是難以承受?!背誊愿嬖V《中國(guó)新聞周刊》。
重量問(wèn)題是當(dāng)前外骨骼機(jī)器人研發(fā)面臨的普遍痛點(diǎn)。杭州程天科技發(fā)展有限公司創(chuàng)始人兼CEO王天表示,如果對(duì)標(biāo)手機(jī),目前外骨骼機(jī)器人還處在“大哥大”階段。
“患者期待的是能把外骨骼機(jī)器人像‘穿衣服’一樣穿在身上?!崩溆耆硎?,當(dāng)前他和團(tuán)隊(duì)正在研究氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)外骨骼機(jī)器人,將特殊設(shè)計(jì)、重量?jī)H兩三百克的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元放置于患者關(guān)節(jié)處,通過(guò)氣泵給氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元充氣、放氣,使其輔助患者關(guān)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
“要實(shí)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人減重,就要采用重量更輕但同時(shí)能滿足強(qiáng)度要求的材料。許多廠家都在嘗試用新材料替代金屬件,如碳纖維、PEEK(一種輕質(zhì)工程塑料)材料等?!敝袊?guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所機(jī)器人及核心部件研發(fā)中心主任王洪武表示。
續(xù)航能力是外骨骼機(jī)器人持續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵。深圳理工大學(xué)總醫(yī)院特聘專家龍建軍長(zhǎng)期參與外骨骼機(jī)器人研發(fā)工作,他告訴《中國(guó)新聞周刊》,外骨骼機(jī)器人的內(nèi)置電機(jī)既要控制算法又要同步供電,一般續(xù)航時(shí)間在2—4小時(shí)。如果要提升續(xù)航能力,就要配置更大的電池包,但這又會(huì)增加外骨骼機(jī)器人的重量。
對(duì)此,王洪武表示,他和團(tuán)隊(duì)正在采用充電寶供電的研發(fā)思路?!拔覀兿M馨淹夤趋罊C(jī)器人適用的充電寶做成手機(jī)充電寶同款,相當(dāng)于通過(guò)租賃方式滿足續(xù)航需求,不需要靠設(shè)備自身去儲(chǔ)能?!?/p>
外骨骼機(jī)器人的價(jià)格不菲?!吨袊?guó)新聞周刊》了解到,許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)并未購(gòu)入外骨骼機(jī)器人?!懊嫦蜥t(yī)院的外骨骼機(jī)器人定價(jià)基本在七八十萬(wàn)或上百萬(wàn)元,我們算是深圳比較大的康復(fù)醫(yī)學(xué)科,實(shí)際也沒有真正購(gòu)買幾臺(tái)。現(xiàn)在各大醫(yī)院使用的外骨骼機(jī)器人,大多數(shù)是廠家投放的試用品?!饼埥ㄜ娬f(shuō)。
一些情況下,即使醫(yī)院放置了外骨骼機(jī)器人,醫(yī)生也不一定會(huì)將其納入患者的康復(fù)處方。近兩年,全國(guó)多省市將外骨骼機(jī)器人等智能康復(fù)設(shè)備作為擴(kuò)展項(xiàng),打包納入康復(fù)訓(xùn)練項(xiàng)目醫(yī)保報(bào)銷范圍?!斑^(guò)往按項(xiàng)目收費(fèi),一個(gè)康復(fù)項(xiàng)目中包含多種康復(fù)設(shè)備。醫(yī)院要考核績(jī)效比,由于使用外骨骼機(jī)器人訓(xùn)練再長(zhǎng)時(shí)間也收一樣的錢,部分醫(yī)生就會(huì)選擇更簡(jiǎn)易的康復(fù)設(shè)備?,F(xiàn)在是以半小時(shí)為單位按時(shí)計(jì)費(fèi),一定程度上會(huì)提高外骨骼機(jī)器人的使用率。”龍建軍表示。
外骨骼機(jī)器人為何如此昂貴?龍建軍指出,外骨骼機(jī)器人的內(nèi)置電機(jī)要能持續(xù)穩(wěn)定工作,要求在生產(chǎn)安全實(shí)驗(yàn)中能使外骨骼機(jī)器人連續(xù)7天不間斷行走,在工業(yè)測(cè)試中不能有太大噪聲,不能明顯發(fā)熱?!斑@是硬件層面最大的突破難點(diǎn),目前大多數(shù)外骨骼機(jī)器人的電機(jī)還需要進(jìn)口,所以成本一直沒有降下來(lái)。”
中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院康復(fù)中心主任張立新提到,在臨床層面,目前大多數(shù)外骨骼機(jī)器人還無(wú)法與醫(yī)院內(nèi)部的信息系統(tǒng)(英文縮寫為HIS)兼容?!吧俨糠滞夤趋罊C(jī)器人能把患者的康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)存在自身系統(tǒng)里,但這一系統(tǒng)無(wú)法與HIS接軌,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。目前只能靠康復(fù)治療師手頭記錄?!?/p>
“未來(lái)如果能將外骨骼機(jī)器人上儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)導(dǎo)入HIS,就能逐漸形成針對(duì)某一病種的步態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。無(wú)論是對(duì)外骨骼機(jī)器人進(jìn)行步態(tài)模式調(diào)整,還是給患者建立基礎(chǔ)康復(fù)模型,都會(huì)有幫助。”四川大學(xué)華西醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)中心助理研究員向小娜表示。
臨床療效參差不齊
龍建軍觀察到,近兩年外骨骼機(jī)器人賽道正逐漸升溫?!拔覅⒓又袊?guó)康復(fù)年會(huì),早年間只有一兩家外骨骼機(jī)器人企業(yè),去年增長(zhǎng)至三四十家?!?/p>
熱度之下,多位受訪專家表示,當(dāng)前的外骨骼機(jī)器人市場(chǎng)亟待規(guī)范。“好多廠家或經(jīng)銷商找到我們,以網(wǎng)絡(luò)熱炒的概念去介紹他們的設(shè)備,但實(shí)際上并不是真正的外骨骼機(jī)器人。”張立新說(shuō)?!霸陔娚叹W(wǎng)站上有很多護(hù)膝、拐杖等產(chǎn)品,也會(huì)套用外骨骼機(jī)器人的概念,目前真正能量產(chǎn)外骨骼機(jī)器人的廠家并不多?!蓖跆旄嬖V《中國(guó)新聞周刊》。
即便是真的外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品,也存在質(zhì)量、療效不達(dá)標(biāo)的情況。北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授、北京大艾機(jī)器人科技有限公司董事長(zhǎng)帥梅表示,外骨骼機(jī)器人屬于二類醫(yī)療器械,各廠家銷往醫(yī)院的外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品都取得了對(duì)應(yīng)的醫(yī)療器械注冊(cè)證。但由于各地二類醫(yī)療器械的審評(píng)標(biāo)準(zhǔn)并未統(tǒng)一,不同產(chǎn)品的實(shí)際臨床療效參差不齊。
“醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的外骨骼機(jī)器人應(yīng)能給患者提供有效治療步態(tài),產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)行走科學(xué)有基本認(rèn)知。但當(dāng)前行業(yè)里大量的企業(yè)都是憑著‘動(dòng)動(dòng)更健康’的簡(jiǎn)單思路,玩各種酷炫的概念?!睅浢氛f(shuō)。對(duì)于何為“有效治療步態(tài)”,外骨骼機(jī)器人行業(yè)尚未形成明確界定標(biāo)準(zhǔn)。
“在二類醫(yī)療器械注冊(cè)證的申報(bào)材料里,廠家需明確設(shè)備適用于哪一類疾病的患者、具有哪些療效?!毕蛐∧缺硎尽D橙坠⑨t(yī)院一位不愿具名的康復(fù)醫(yī)學(xué)科主任醫(yī)師告訴《中國(guó)新聞周刊》,部分外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品出現(xiàn)了超適應(yīng)證范圍使用的情況。該醫(yī)生舉例稱,有的外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品在申請(qǐng)醫(yī)療器械注冊(cè)證時(shí),獲批適用范圍是“因脊髓損傷導(dǎo)致的下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的步行康復(fù)訓(xùn)練”。“但在實(shí)際臨床治療過(guò)程中,不會(huì)僅供脊髓損傷的患者使用。”
王洪武表示,當(dāng)前他和團(tuán)隊(duì)正在推動(dòng)制定可穿戴外骨骼機(jī)器人產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系,相關(guān)文件將聚焦外骨骼機(jī)器人的功能安全、電器安全、機(jī)械安全等方面,預(yù)計(jì)將在明年發(fā)布。
未來(lái),外骨骼機(jī)器人是否會(huì)成為康復(fù)醫(yī)學(xué)科的標(biāo)配設(shè)備?“綜合醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)已多年沒有更新,待外骨骼機(jī)器人等智能康復(fù)設(shè)備的臨床證據(jù)更加充分后,應(yīng)該會(huì)逐漸被納入其中?!迸蒜暠硎?。
外骨骼機(jī)器人與腦機(jī)接口的協(xié)同是未來(lái)的重要研究方向?!爱?dāng)前這種‘機(jī)器帶動(dòng)人’的被動(dòng)訓(xùn)練模式很難實(shí)現(xiàn)最優(yōu)治療效果。未來(lái)更提倡‘人帶動(dòng)機(jī)器’的主動(dòng)訓(xùn)練模式,患者依靠自身自主意識(shí)實(shí)現(xiàn)人體腿部與機(jī)械關(guān)節(jié)的協(xié)同運(yùn)動(dòng),以此更好地促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)—感覺反饋回路的重構(gòu)?!?冷雨泉表示。
龍建軍正在進(jìn)行這方面的臨床試驗(yàn)。他告訴《中國(guó)新聞周刊》:“通過(guò)為患者佩戴腦電帽,已能做到解碼單一運(yùn)動(dòng)的腦電信號(hào),比如‘想邁左腿’‘想邁右腿’。但在實(shí)際場(chǎng)景中,如果患者想邊走路邊打電話呢?這種復(fù)雜腦電信號(hào)的破譯是當(dāng)前待解的難題?!?/p>
(應(yīng)受訪者要求,文中李瑞、程茉為化名)
《中國(guó)新聞周刊》2026年第33期
聲明:刊用《中國(guó)新聞周刊》稿件務(wù)經(jīng)書面授權(quán)
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