十二年！他們讓下肢殘疾人走起來

│文 本刊全媒體記者 劉成婧 實習生 馬靖雯

身穿外骨骼機器人，手拄輔助手杖，在觀眾的加油聲中，北京冬殘奧會火炬手楊淑亭緩慢而堅定地走完30米路程，在首鋼園內完成了火炬傳遞。高位截癱11年，這是她第一次在所有人面前站立行走。脫離輪椅的那一刻，她感受到了一種“發自內心的自信”。

“科技改變生活，讓不可能變為可能”。北京冬奧組委副秘書長、北京冬奧組委火炬傳遞專項團隊主任徐志軍這樣描述外骨骼設備體現的理念。

這不是我國殘疾人火炬手第一次穿戴外骨骼機器人。早在2015年第九屆全國殘運會開幕式上，四川小伙林寒就穿戴電子科技大學自動化學院教授程洪及其研發團隊設計的外骨骼機器人，以直立行走的姿態完成了倒數第二棒火炬傳遞。為了幫助下肢殘疾人群重新站起來、走起來，程洪團隊已經在這個領域耕耘了12年。

填補國內技術空白

在開展外骨骼機器人研發之前，程洪從事自動化方面的研究已有十余年，轉變緣起于一次偶然的探訪。

2008年汶川地震發生時，35歲的程洪正在美國卡內基梅隆大學計算機學院從事博士后研究。2010年初，他回國就任電子科技大學教授，偶然一次來到四川省八一康復中心，看到了許多因地震截癱的患者。

“印象最深的是個小姑娘，她是一名三級跳運動員，眼神空洞地望著我說‘我不能上大學了’。”程洪告訴廉政瞭望·官察室記者，那一瞬間，他打定主意，要為殘疾人做些什么。

上世紀末，國外學者提出“外骨骼機器人”的概念，殘疾人在功能受損的部位穿上一套機械裝置，通過按鈕給傳感器發出信號，就能帶動肢體進行主、被動運動。然而受技術水平限制，此項研究在國外一直處于相對欠缺的狀態，國內相關領域更是一片空白。

程洪根據自己的專業，決定填補這個空白。外骨骼機器人包括上肢外骨骼機器人、下肢外骨骼機器人等，程洪首先關注的是下肢外骨骼機器人。

2010年，程洪組建團隊，開始了研發工作。外骨骼機器人是一個多學科交叉項目，需要機械、材料、醫療等諸多不同領域的人才，但程洪的團隊其實只有幾名老師和一些學生。

摸索了大半年后，團隊研發出1.0、2.0版本的下肢步行外骨骼，但這兩代設備都只是試驗品，并未進入臨床階段。2015年，3.0版本問世，程洪團隊得到一個機會，可以讓外骨骼機器人在9月的全國殘運會開幕式上亮相。然而，當團隊招募到第一批截癱患者試穿設備時，一些問題暴露了出來。

程洪教授接受廉政瞭望·官察室記者采訪。

此前外骨骼機器人都由團隊成員自己試穿，進行穿戴設計時不太能考慮到患者的實際狀態，所以患者最開始沒法正常穿戴。當時距殘運會開幕只剩下4個月時間，團隊加班加點改進穿戴設計，很快，外骨骼機器人迎來第二批試穿患者，其中就包括林寒。2013年，25歲的他從四樓摔落，不幸下肢癱瘓。

團隊成員把林寒抱進這個“笨重”的機器，系好綁帶，按下手杖按鈕，在機器的帶動下，林寒站了起來。

興奮、震撼，但恐懼和不適也隨之而來。林寒短時間內很難找到身體的重心，由于害怕摔倒，身體不自覺前傾，將上身的全部力量壓在了手杖上。

“實際上，每一代產品都有防摔倒設計，只是對患者來說，心理上這道坎沒那么容易邁過去，需要不斷克服這種緊張感。”布法羅機器人公司（基于程洪及其團隊研發的外骨骼機器人技術成立的公司）產品研發部部長蔣青（化名）說。

此外，外骨骼機器人的步態也令林寒感到有些別扭。蔣青解釋，早期產品不太成熟，按正常人步態設計的機器人帶動患者邁步時，腳尖會不時剮蹭地面。

又過了3個月，團隊不斷根據林寒的情況調整設備參數，林寒也努力與機器磨合，終于順利通過了在殘運會亮相這一關。

這次亮相使外骨骼機器人被更多人所知，但這個版本的設備只能算得上是“林寒版本”。所有適用于林寒的參數被寫死，設備運動的角度、速度、時間完全在程序中固化下來。后期綜合大量患者的情況調整參數后，外骨骼機器人才逐漸走向成熟。

不只是讓人站起來

與外骨骼機器人打了7年交道后，林寒向記者展示他現在使用第五代外骨骼機器人的過程。他不需任何人幫助，打開外骨骼機器人，從輪椅上移動到其中間，雙手抬起腳放置于踏板上，系上腹部、大腿、小腿、腳背4處的綁帶，同時按下智能拐杖兩邊的按鈕，身體就直立了起來，過程不超過5分鐘。林寒保持昂首挺胸的姿勢，每按一下按鈕，機器人都發出“滴”聲響應，帶著他的身體向前邁進一步。

在全國第九屆殘運會上，林寒身穿外骨骼機器人傳遞火炬。

除了能夠站起來行走，林寒的身體狀態也發生了較大轉變。當初摔傷，他的T11區受損（T11即人體第十一節胸椎），肚臍以下完全失去知覺。如今他的截癱面從T11下降到T12，大腿根以上的知覺都已經基本恢復，包括循環系統、泌尿系統在內，身體各項機能都逐漸向好。

這一發現讓林寒和研發團隊的所有成員都感到驚喜，一名醫學界專家也稱林寒的身體恢復情況是“醫學奇跡”。

程洪告訴記者，患者在運動刺激下，少量未被損傷的神經可能被重塑，變成大腦和肢體之間新的信息通道，接收從大腦傳出的神經信號，從而恢復身體功能，“最理想的狀況是患者通過外骨骼機器人進行康復訓練后能徹底康復，不依賴任何器械，獨自直立行走。”

對于林寒而言，改變不止發生在身體上，更發生在內心深處。2013年發生意外后，他切斷自己與外界的一切聯系，覺得“從前熟悉的人都怪怪的”。但接觸外骨骼機器人后，他漸漸感覺到，“其實人就是要走出來，走出來后會覺得很多事情都看淡了”。

如今，林寒是一對7個月龍鳳胎的爸爸，對生活也有了新的規劃。面對記者，林寒坦然說道：“其實我跟你們沒什么不同，只是出行方式不一樣。”

林寒的例子讓更多患者看到了希望，有人陸續從天津、西安、哈爾濱等地慕名來到成都體驗外骨骼機器人。林寒也常常幫助這些患者安排住院、聯系護工，并跟他們交流自己的治療過程。

2020年第29個國際殘疾人日，四川省殘聯指導的“科技改變殘疾人生活—外骨骼機器人”展驗活動上，一位由格林巴利綜合征引發脊髓損傷的患者在體驗外骨骼機器人后一下子哭了出來：“我已經30年沒有在這么高的地方看過這個世界了。呼吸變得順暢，身體也微微冒汗，這都是多年不曾出現的反應！”

家住成都的殘疾人士陳媛（化名）正在使用外骨骼機器人，在家人幫助下每天進行1到2小時的康復訓練。她回憶道，曾經一個已經癱瘓23年的病友到她家做客，嘗試使用外骨骼機器人。重新站起的那一刻，這位病友潸然淚下，“患病多年來的委屈好像一下子找到了出口”。

希望它能像一件衣服

如今，通過手杖控制外骨骼機器人的技術已經較為成熟，患者也有了更多的期許。

陳媛告訴記者，自己希望能在外骨骼機器人的幫助下走到戶外去，但目前，由于設備續航時間不夠長、輔助手杖太大等原因，出行并不方便。

林寒也表示，希望外骨骼機器人能做得更小、更美觀，“最好讓人看不出我穿了外骨骼機器人，就像一件衣服，穿上它的患者不會感覺到異樣，甚至感覺不到它的存在。”

“讓患者過上有尊嚴的正常生活”，這是程洪團隊的初心與目標。為了實現這一目標，在手杖控制的設備技術逐漸成熟后，團隊也開始涉足腦機操縱。然而，這個過程并不順利。

林寒體驗過通過腦機接口控制的外骨骼機器人，他感覺“想走的時候機器不動，不想走的時候機器自己走了”。

蔣青解釋，截癱一般是由于脊髓神經損傷造成的，神經損傷后，患者大腦發出的運動信號無法傳遞到下肢，因此不能依照大腦指令行動。與此同時，外骨骼機器人能接收到的腦電波信號也不夠穩定，皮膚上的靜電可能被識別為腦電信號，視野中突然出現的一個物體也可能使大腦無意識地發出信號。

盡管如此，程洪團隊依然在朝這個方向努力。2018年，程洪團隊攜外骨骼機器人參加央視節目《機智過人》，并為高位截癱的警官黃曼專門設計了一款腦機控制的機器人。節目中，黃曼戴上腦帽，穩穩站了起來。雖然只是個例，但這讓程洪看到了希望，“我相信，隨著研發推進、技術成熟，截癱患者可以解放雙手，直接通過腦電信號控制外骨骼機器人。”

除了提升技術水平，程洪團隊在推廣外骨骼機器人上也下了不少功夫。近年來，程洪已經做了上百場關于外骨骼機器人的報告，希望能讓更多人了解外骨骼機器人的概念。如今，也確實有越來越多患者開始嘗試這一高科技產品，僅程洪團隊研發的外骨骼機器人就已在全國三百家醫療機構推廣、試用、使用。

但外骨骼機器人的價格依然昂貴，盡管現在國產價格僅為國外的五分之一到三分之一，大多數患者仍無力購置家庭版設備。對不少地區的醫院來說，外骨骼機器人未納入醫保，引入成本高，幾百元一次的器械使用費也讓許多患者望而卻步，無法確保使用率。因此，外骨骼機器人的市場還未能完全打開。

對此，程洪持樂觀態度，“我們仍在不斷改進技術，希望能夠將每臺機器人的成本最大化壓縮，讓更多的患者家庭有機會‘站起來、走出來’。”