1.昆山市康复医院；2.无锡市惠山区康复医院
摘要：脊髓损伤是一种非常严重的致残性伤病。根据有关调查数据显示，近年来脊髓损伤人数正在不断增加。脊髓损伤通常是由外伤或内伤造成脊髓结构的功能伤害，导致水平以下的运动感觉受损乃至消失，自主神经功能有程度不同的障碍，患者因此将会失去部分或全部劳动能力和活动能力以及生活自理能力。本文从外骨骼系统运用于脊髓损伤患者的康复训练的好处出发，探讨了这项技术的可行性及所面临的问题。
关键词：外骨骼系统；脊髓损伤；康复训练
0.引言
所谓的外骨骼系统其实就是能够增强人体某些能力的一种可穿戴机器。很多昆虫身上都长有包裹在身体以外的一套骨骼，它具有支撑和保护身体的作用。外骨骼系统最初就是军方根据仿生学原理给士兵设计的一套体外的金属支架，它通过把人体自身原本所需要承受的负荷，转移到外骨骼上来，从而实现保留体力，增强个人能力的目的[1]。外骨骼系统在开发后迅速引起医学界广泛的重视。外骨骼系统随着医学科技的不断进步，已经开始运用到康复医学的领域，它是近几年以来出现的康复治疗新技术。
1.外骨骼系统运用到脊髓损伤康复训练的优势
第一，外骨骼系统不但可以让患者保持住一定的体位姿势，而且还能给帮助患者移动，患者在生活中因此可以在一定程度上活动各个关节，患者因关节僵硬及肌肉挛缩而造成的功能性障碍进而可以得到缓解。第二，使用外骨骼系统时，关节适当活动，有助于恢复患者相应的功能，而且外骨骼系统帮助患者进行一些功能恢复的训练，并使患者恢复一定的生活自理能力，方便患者的日常生活，最大限度地恢复患者因伤而丧失的劳动及活动能力。第三，当一位脊髓损伤患者穿戴上一套外骨骼系统，他就可以在日常生活中近乎随意地做出正常人的运动，这样可以在多时段同时活动患者的关节，而这也正是目前脊髓损伤临床康复上缺乏的[2]。
2.外骨骼系统在脊髓损伤临床康复上运用的可行性
2.1不完全性下肢瘫
如果出现患者的病情是不完全性下肢截瘫的状况，那么他在脊髓损伤早期就采用外骨骼系统，会不会产生一些不利于康复的影响呢？他应该在什么时候再使用外骨骼系统？不完全性下肢截瘫患者的肌力比较低下，它的下肢感觉出现障碍，无法感受到外界带来的刺激，如果这样的患者在移动的过程中下肢出现了损伤，他又不能感知到自身肢体已经受伤，这种情况下如果他还穿戴上外骨骼系统并进行日常的生活活动的话，危险系数是很高的。其实针对这种状况，应该需要让康复治疗师进行科学的康复疗法，使患者的下肢恢复到可以感受一定的外界刺激，并通过相关感觉指数的具体进行评分，当患者经测定达到相对应的分数时，再让他穿戴上外骨骼系统。
2.2不完全性四肢瘫
如果一位患者高位脊髓损伤，他的上下肢功能都具有严重的功能性障碍，在这种情况下外骨骼系统还能否为其所用？上下肢功能都受限的患者比只是下肢的功能受限的情况更加复杂。他们首先就不能使用上肢来控制这套系统，也就是不能做到向该系统发起命令。如果是这样的状况话，外骨骼系统就不适合运用到这类患者身上了。然而我们也可以给这套系统安装能感知到相关肌肉微弱的生物电信号并进行反应的装置，通过监测患者的末梢神经传输到肌肉的电信号来分析出患者将要进行的动作和力度，并且立刻反馈到外骨骼系统的控制器上，通过该控制器的进行信息转换，进而驱动相关的外骨骼部位执行该患者想要做出的动作。
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2.3完全性瘫痪
出现完全性脊髓损伤的患者，他的肢体功能严重受限，肌力低下并且躯体的感觉能力完全丧失。那么之前所说的两种外骨骼系统都无法让该患者恢复日常活动的功能，这类患者的肢体运动和感觉功能都完全缺失，此时靠康复治疗师依旧无法恢复他的运动感觉功能。而且，肢体感觉功能对于完全性瘫痪的患者来说都是完全不可逆性的丧失，因此也就无法通过发送生物电信号来控制外骨骼系统了。那么这类患者又该怎样利用外骨骼系统来进行日常的生活活动呢？我们能设定某种相关程序，进行临床康复的体位转换。让患者能够在这套程序下完成各种日常生活必要进行的动作，并通过设计固定的动作来完成各个体位转换，进而指挥外骨骼系统进行相应的动作。这种脊髓损伤患者如果想要因此能够行走，系统步态的平衡功能是至关重要的。国外有很多研究外骨骼的步态控制的机构或科学家，他们的研究人员现在已经先后提出不少方法，比如根据肌肉的硬度检测结果进行控制的方法，和利用无线网络进行步态实时监测的方法等[3]。
3. 外骨骼系统在康复训练临床上所面临的问题
3.1构造材料
军用的外骨骼系统一定要考虑到材料是否能够抵御敌方的火力攻击以保护士兵。而当外骨骼系统需要运用到临床时就需要使用坚韧和轻质以及有弹性的复合性材料，从而减轻患者的自身负荷，以及保护患者。
3.2动力能源
军用的外骨骼系统能量源十分沉重，它对于想要使用的临床患者而言是难以承受的高负荷。所以在临床上使用的外骨骼系统能量动力装置就必须轻是便携式的了。同时相关促动方面的设计者一定要设计出顺畅移动的机器，以否则患者动作会显得太笨拙。
3.3生物机械学
机械骨骼能够和人体本身的骨骼进行一样的运动吗？外骨骼一定要能做到前后左右都能移动，就像正常生活中人类那样的行进一样，否则使用外骨骼系统的患者就很难真正实现康复。因此此系统的开发者需要设计出和人体骨骼一样带有能随意弯曲的关节。
3.4人机一体化
“人机协同”模式也就是能够使人体生物与机器相互反馈的模式，这种模式把问题交给人和机器来共同处理。并对问题进行人机合理分工，人与机器从而共同组成多种功能的一种反馈系统，并完成在日常活动需要进行的各种功能动作。
4.结语
总而言之，外骨骼系统能帮助脊髓损伤患者进行各种日常生活中必要的基本功能性动作，可以减轻患者的关节僵硬以及肌肉挛缩等障碍，还可以利用程序设定来完成某些大的总体动作，特别是有利于解决患者肌力低下及无法行走等问题，从而最大限度地提高患者生活水平。随着我国的康复医疗技术水平不断发展，将来外骨骼系统必然会是脊髓损伤患者的福音。
参考文献：
[1]王超，王玉林，宋慧新.人体助力行走机器人关键技术分析[J].车辆与动力技术，2014，01（01）：25-26.
[2]李会营，王惠源，张鹏军，赵鑫，李传才.外骨骼机器人发展趋势研究[J].机械工程师，2013，04（08）：39-40.
[3]柴虎，侍才洪，陈炜，张西正.下肢外骨骼机器人步态检测系统的设计[J].制造业自动化，2013，08（15）：65-66.
论文作者:焦龙1,黄志祥2,于喜勤1
论文发表刊物:《健康世界》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/20
标签：骨骼论文; 患者论文; 系统论文; 脊髓论文; 损伤论文; 下肢论文; 功能论文; 《健康世界》2016年第6期论文;