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摘要:康復輔具的研發融匯了現代醫學和現代工程科技,是多學科匯聚的領域,譬如各種新型材料在矯形器、假肢、輪椅方面的應用和各種腦機接口技術、大數據、語言的識別、神經工程技術在人的情感交互中的應用等。本文重點介紹國內外輔具制作技術的差距、研發成果和國內研發存在的問題。
近年來,國家高度重視康復輔助用具領域的發展,在中高端康復輔具產品的研發上給予了大量的優惠政策和財政專項資金支持,許多科研院所和高校都投入到該領域的研究,并取得了大量的研究成果,但這些成果對于發達國家的產品來說并無競爭優勢。
康復輔具制作技術仍與國際存有差距
以假肢、矯形器為例,上世紀90年代,發達國家已進入假肢、矯形器專用CAD/CAM的應用階段,而國內目前基本上仍處于手工制作階段。
國內目前制作假肢和矯形器仍以手工為主,需要經過專業制作師經測量、取型、修型、接受腔成型和打磨等過程,因為康復輔具因人而異,所以不能量化生產,手工制作工藝復雜、耗時長等問題,嚴重的制約了康復輔具的產業發展,無論是從產品的數量和質量來講,都還遠遠不能滿足市場的需要。
發達國家的輔具制作運用計算機輔助設計(CAD)和制造(CAM)系統。在進行數字化掃描獲得數據模型后,經過CAD的設計和修型,能夠快速應用計算機輔助制造平臺加工出定制化的矯形輔具產品。
國內外康復輔助器具的最新成果
世界上生產康復輔具技術水平較高的地區有以色列、美國和日本等發達國家。其中以色列的 ReoGo上肢康復機器人已獲FDA認證,并在全世界300多個康復中心得到廣泛使用,擁有集傳感技術、生物反饋技術和人機交互技術于一體的ReoGo上肢康復機器人不僅提供了上肢運動障礙的早期功能性的被動-助動-主動模式的康復訓練,同時,其獨有的5級運動模式和感統訓練方法對患者的腦中樞神經系統的重塑起著革命性的影響。美國哈佛大學在2018年推出其明星產品—Warrior Web外骨骼機器人,非常的輕便,通過為傳遞者提供下肢肌肉平行助力來增強其運動機能,為患者提供助力的康復輔具。最早的是日本Cyberdyne公司推出的HAL,FDA已批其用于醫療復健領域。該產品在探測到皮膚表面非常微弱的信號后,通過動力裝置控制外骨骼的移動,增強穿戴者運動的力量強度和穩定性,幫助下肢殘疾的患者更好的行走。
國內方面具有代表性地是由大艾機器人公司研發制造是中國首個CFDA認證的下肢外骨骼機器人,可以帶動和支持下肢運動障礙的患者以自然行走步態、真實行走方式進行康復訓練。以多關節、多速度、多自由度的模式,為下肢功能障礙患者提供主和被動結合的康復訓練,可高效促進下肢運動功能障礙患者的康復過程。
在2018年康復輔助器具產業創新大會中,國內企業和院校分別展出先進的康復輔助器具,這些樣機產品基本代表了國內的康復輔具技術水平,詳情見表1。
表1 國內康復輔具研發情況
(資料來源:公開資料整理)
在上述國內外產品的比較中可以得出,國產輔具產品的作用重點還是在于基礎單一的康復動作訓練,而以色列的康復輔具產品除了多功能訓練模式外,更具備智能化的特色,這也是我國未來康復輔具重點發展的方向之一。
我國康復輔助器具存在的問題
與發達國家相比,我國的康復輔助器具技術發展相對遲緩,高端的輔助器具目前仍以學術研究為主,雖然取得了一些高水平的成果,但很多研究成果只有樣機,并未實現產業化和推廣應用。這也是由于高校和科研院所自身轉化能力較弱,成果轉化資金投入少的原因。
美國和日本在康復輔具的研究上起步較早,研究成果和專利也更為豐富。尤其在動力系統方面,不僅出現了電力驅動、液壓驅動甚至是氣動等多種方案,這三種方案適用于不同的產品。而且發達國家不存在成果轉化困難的問題。
康復輔具的研發應宏觀考慮人、產品、環境三者之間的關系,關鍵點是“以人為中心”的理論支撐。將人-機-環境系統的效能最優化作為主要目標,在設計過程中科學的考慮人生理、心理等因素以及人機環境的相互關系,保證人在使用產品過程中的安全、健康、舒適和工作的高效。
總結
綜上所述,雖然國內出現了一大批智能假肢、護理機器人、智能化康復訓練設備等高科技研發成果,但是與國際水平相比明顯存在差異。功能上勉強達到國際水平的產品,大多是處于樣機階段,并沒有實現產業化和推廣應用。所以,我們還是要學習國外先進的技術水平,開發出具有我國特色的先進化產品,引領康復輔具市場,通過科技的力量減輕家庭的負擔,引導康復輔具產業健康發展。
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