智能康復產業進展與趨勢

隨著人工智能與機器人技術的快速發展和醫療系統改革的深入推進，更多的醫療機構開始引入智能康復器械，并與信息技術相結合打造數字醫療體系。數字醫療體系將醫療服務、醫療設備、醫療信息等內容通過信息化方式實現醫療資源的共享和優化，提高醫療服務的質量和效率。智能康復醫療器械與信息系統是數字化醫療體系的重要組成部分。

中國式現代化是人口規模巨大的現代化。首先，中國雖有14億人口，但勞動力人口在2010年出現拐點，人口負增長或人口停滯可能會成為趨勢。其次，2021年末我國60歲及以上老年人口達2.67億，占總人口的18.9%。老年化帶給經濟增長的壓力和動力并存。一方面，人口是經濟發展的重要因素，老年化與人口負增長都對經濟發展提出了巨大的挑戰；另一方面，可以通過教育水平推動勞動力素質的提高，使得勞動力創造的價值更多更高，變“人口紅利”為“人才紅利”。同時，老齡化國家的醫療條件和健康掌控能力都會得到更好的改善。最后，科技進步可以一定程度上彌補勞動力的不足。因此，巨大規模人口對高品質健康的追求可能會讓康復醫學的高速發展產生多米諾骨牌效應，而智能康復為承接這種發展提供了可能。

近10年來，我國經濟實力實現歷史性躍升，國內生產總值從54萬億元增長到114萬億元，經濟總量占世界經濟的比重接近20%，穩居世界第二。人民群眾對高品質生活的需求從醫療治療轉向了對高質量健康的需求。然而，隨著我國人口老齡化進程的加快，殘疾人群體巨大，慢性病患者逐年增加，這三大人群的巨大人口規模形成了康復醫療的剛需。值得指出的是，隨著工作與生活節奏加快，受現代不當生活方式影響，70%的亞健康人群也存在巨大的康復醫療需求。因此，新時代中國幾乎全人群需要高質量康復醫學的呵護。

改革開放和社會主義現代化建設取得巨大成就，康復醫療行業越來越受到國家的高度重視和政策的重點支持。國家陸續出臺了多項政策鼓勵康復醫療行業發展與創新，2010年9月發布的《關于將部分醫療康復項目納入基本醫療保障范圍的通知》將運動療法等9項醫療康復項目納入城鎮基本醫療。2016年3月人力資源社會保障部、國家衛生計生委、民政部、財政部、中國殘聯發布的《新增部分醫療康復項目納入基本醫療保障支付范圍的通知》將20個康復項目也加入了國家基本醫療醫保的報銷范圍。2021年6月，國家衛生健康委與國家發展改革委發布的《關于印發加快推進康復醫療工作發展意見的通知》提出了2025年康復醫學行業發展目標，力求人民群眾享有全方位全周期的康復醫療服務。2022年3月，國家食品藥品監督管理局器械評審中心發布了《人工智能醫療器械注冊審查指導原則》。未來5年，應該還有更多的康復醫療行業政策出臺。

技術與系統現狀

典型的智能康復醫療器械系統包括康復外骨骼機器人、康復腦機接口與交互技術系統、康復綜合評估與訓練系統。康復外骨骼機器人是典型的穿戴機器人，通過患者與外骨骼形成緊密的物理緊耦合，實現患者與機器人之間主動/被動/主被動的運動協作，從而實現康復訓練或者輔助運動。康復腦機接口與交互技術是指面向康復醫學應用場景的人腦與機器人接口技術與人機交互技術，可以分成康復腦機接口技術與康復腦機交互技術。康復腦機接口技術主要指通過腦電信號將人腦與機器人直接連接，實現人類與機器人的控制和通信的方法，進而達到機器人理解人類，可應用于運動功能障礙與認知功能障礙患者的康復評估與訓練。康復腦機交互技術是一種新型的康復智能交互方式，人類與機器人形成人機閉環，達到人類與機器人的直接信息交互，讓“思想”變成“行動”，“行動”變成“思想”。康復綜合評估與訓練系統作為前沿的臨床智能康復設備，不僅融合最新的智能傳感、物聯網、混合現實、人工智能、機器人等技術，而且融合了康復評估與康復訓練，通過數據實時采集實現實時分析對比，將運動評測訓練的效率最大化。此外，還涉及三維運動捕捉、浸入式治療、可視化肌力的生物反饋、三維測力、多自由度運動平臺等技術。

康復外骨骼機器人是結合人工智能技術與機器人技術于一體的人機緊耦合系統。患者通過按鈕、壓力傳感器、慣性測量單元以及生物信號接口傳達自己的運動意圖，從而控制外骨骼機器人完成對應的肢體動作，實現康復訓練。利用深度學習方法，康復外骨骼機器人可以根據患者身高、尺寸等基本身體參數，自適應生成與患者相匹配的步態軌跡與步速，同時醫務人員可以根據患者的康復情況，設置的運動協作模式以及不同程度的輔助力矩，實現個性化的按需輔助需求。康復腦機接口與交互技術系統結合多模態學習、模式識別、神經調控技術于一體的交互系統。系統通過采集患者的腦電信號，分析得到患者的想法和運動意圖，從而控制外部設備通過視覺、聽覺或者觸覺的方式進行響應和回應，實現人與機器人的控制和通信。此外，通過采集到的腦電信號，可以分析患者的腦結構網絡和功能網絡，結合神經調控技術，實現康復機理的研究與康復方法的探索。康復綜合評估與訓練系統集三維運動捕捉系統、多自由度運動系統、生物信號采集設備等多種智能康復設備于一體的綜合性平臺，通過捕捉患者康復訓練過程中每個肢體每塊肌肉的運動信息和神經變化情況，實現對患者的精準評估和訓練。

智能康復信息系統是數字、互聯、可視、智能的集成化信息平臺。通過通用人工智能與專用人工智能結合，可以實現建立一個覆蓋康復醫療全流程、覆蓋康復醫療全亞專科的信息化、智能化平臺。該系統覆蓋了治療工作站、評定工作站、護士工作站、醫生工作站、系統配置、業務配置、智能排班、團隊會議、統計報表、康復器械智能管理等超過十個子系統，能夠實現智能化的信息管理、數據分析和共享，提高醫療信息化水平和醫療服務質量。此外，借助目前類似chatGPT的大規模深度學習模型技術可以強化目前的iRIS平臺，也可以進一步利用每一種康復亞專科的專用人工智能模型實現“通用”與“專用”結合。

產業現狀

國外的康復機器人在臨床應用早于國內，一些國際知名的康復機器人制造商如Hocoma、ReWalk、EKSO Bionics等已經推出了一系列外骨骼機器人產品，應用于腦卒中、脊髓損傷、帕金森病、肢體殘疾等患者的康復治療中。Hocoma是專注于研發康復機器人的領先企業，其產品包括Armeo、Erigo、Valedo、Lokomat等，廣泛應用于神經康復領域，其開發的固定式外骨骼機器人具有一定的市場占有率。ReWalk是全球首個獲得FDA批準的自由移動式外骨骼機器人產品，幫助下肢癱瘓患者實現站立行走。EKSO Bionics是首個獲得FDA批準的多發性硬化患者自由移動式康復外骨骼設備產品，是目前國外臨床使用最多的外骨骼機器人。

在康復腦機接口方面，以Neuralink、Synchron為代表的腦機接口領域獨角獸公司專注于侵入式腦機接口的研發，主要應用于癱瘓/神經系統疾病患者的治療與評估。Neuralink在高通道柔性電極、處理芯片以及算法方面已經實現了技術突破，于2023年5月獲批FDA人體臨床試驗批準。Synchron專注于研發血管植入式腦機接口，其產品包括Stentrode。2022年1月Synchron在國際頂級醫學期刊《JAMA》上發表的臨床研究結果表明Stentrode植入人體大腦血管12個月后沒有出現血管阻塞等相關不良事件，并且所有患者的腦機接口植入物均具有穩定的信號強度，可以成功控制計算機。

在康復綜合評估與訓練系統方面，國外已經研發并推出了一系列成熟的產品，荷蘭Motek公司的CAREN智能化運動分析與訓練系統作為全球最先進的康復綜合評估與訓練系統，集虛擬現實、人機交互、智能控制、傳感技術及生物反饋等新技術于一體，能在患者訓練過程中精確地觀測到每一塊肌肉的肌力變化，并根據智能反饋實時調整姿勢及力量，達成精準康復訓練的目的。

國內智能康復醫療器械產業存在起步較晚，人員、設備匱乏等問題，但隨著人們生活水平和醫療需求的不斷提高，智能康復醫療器械行業受到越來越多的重視，正處于快速發展期。

在智能康復機器人方面，目前已經涌現了一批高水平的智能康復機器人研究團隊，比如電子科技大學機器人研究中心、中國科學院深圳先進技術研究院、北航生物醫學工程高精尖創新中心等。同時也出現了一批擁有自主知識產權的康復機器人制造企業，比如成都布法羅公司、北京大艾公司、上海傅利葉公司、杭州程天公司等。這些研究團隊和企業開發了系列國產智能康復外骨骼機器人，在臨床應用中成績顯著。成都布法羅公司聯合電子科技大學機器人研究中心研制的Aider康復輔助外骨骼機器人已經在超過150家醫療機構進行了臨床應用，市場占有率全國領先。

在康復腦機接口方面，以北京博睿康公司、浙江強腦公司、北京腦陸公司為代表的企業均布局非侵入性腦機接口產品，針對運動康復訓練、注意力監測、睡眠調節等方面已經有比較成熟的產品問世。北京博睿康公司專注于腦機接口采集設備的研發，其產品包括數字腦電圖機、醫用事件相關電位儀、NeuSen W系列無線腦電采集系統等，為臨床神經疾病診斷、治療與康復提供支撐。浙江強腦公司致力于腦機接口底層技術的突破，其產品腦機接口智能仿生假肢獲得了FDA的醫療器械II類產品批準，能輔助肢體不全的患者進行運動。北京腦陸公司研發了一款基于腦機接口的消費級睡眠產品SleepUp，用于誘導失眠患者進入睡眠狀態或冥想狀態。

在康復綜合評估與訓練系統方面，國內尚未有成熟的康復綜合性評估與訓練系統產品。上海傅利葉公司自主研發的人體運動量化研究與康復系統—MetaMotus? Galileo伽利略系統，主要針對神經損傷、肌骨損傷或退行性病變等原因造成的功能缺陷，包括運動、認知、心理等功能障礙，提供評估和訓練。此外，電子科技大學還研發了一款可視交互訓練與評估系統，結合人機情景互動技術與專家經驗協同對患者康復訓練動作進行評估，目前處于測試階段。

發展趨勢

康復醫學將趨向一體化、信息化、智能化、個性化和家庭化等方向發展。將促進康復醫療服務更加精準化、個性化、智能化，并利用先進技術和手段，改善患者體驗，提高康復治療結果，從而更好地滿足人民群眾對康復醫療服務的高質量需求。

未來智能康復將進入人機共融時代，人機協作康復將成為常態。人工智能技術將更加深入地融入到智能康復醫療器械的產品設計、技術開發、應用推廣中，從而開啟數字、互聯、可視、智能的數字康復醫療時代。

康復醫療為智能康復醫療器械提供了應用場景，智能康復醫療器械可提升康復醫學的療效與結果，智能康復產業未來一定可以顯著提升人民健康服務水平。

程洪：電子科技大學自動化工程學院教授，人機智能技術與系統教育部工程研究中心主任，電子科技大學機器人研究中心主任，人工智能研究院副院長，自動化工程學院副院長，中國康復醫學會智能康復專委會主任委員，電子科技大學倫理委員會主任。