該系統可在實驗室和戶外騎行活動中激活神經肌肉系統。圖片來源:NeuroRestore瑞士洛桑聯邦理工學院

瑞士NeuroRestore團隊開發出一種先進系統,能夠將植入式脊髓神經假體與康復機器人無縫結合,通過發出精確電脈沖來刺激肌肉,配合機器人的運動,在治療過程中產生自然而有效的肌肉活動。這項技術利用了洛桑聯邦理工學院在機器人領域的成果,不僅增強了患者的即時活動能力,還促進了長期康復效果。研究結果發表在最新一期《科學-機器人學》雜志上。

脊髓損傷通常會導致嚴重的行動障礙。目前的康復機器人(引導運動的設備)效果有限,因為缺乏主動肌肉參與的情況下,僅靠機器人輔助難以有效重新訓練神經系統。新的聯合療法將脊髓刺激與康復機器人無縫集成,有望成為標準護理的一部分,被納入全球各地現有的康復方案中。

實現這一聯合療法需要確保每種療法之間的精確同步。脊髓刺激策略必須在空間和時間上進行精準調節,以匹配患者的每一個動作,而將其與廣泛使用的機器人康復系統相結合,則要求有一個靈活且適應性強的技術框架。

新技術使用完全植入式的脊髓刺激器提供仿生電硬膜外刺激,這種方法通過模仿自然神經信號,更有效地激活運動神經元,區別于傳統的功能性電刺激。

團隊成功地將電刺激與多種機器人康復設備(如跑步機、外骨骼和固定自行車)結合起來,確保刺激與每個運動階段精確同步。該系統利用無線傳感器檢測肢體運動并自動實時調整刺激強度,從而為用戶提供了一個無縫的體驗過程。

在一項包括5名脊髓損傷患者的概念驗證研究中,結合使用機器人和電硬膜外刺激,能夠立即并持續地激活肌肉。參與者不僅在輔助治療期間恢復了肌肉活動能力,在某些情況下,即使在刺激停止后也表現出自主運動能力的改善。

該方法在臨床環境之外同樣具有潛力,參與者能夠在助行器的幫助下行走,在戶外騎自行車,進一步證實了其在現實生活中的積極效果。這種將神經假體與康復機器人的結合,可能重新定義癱瘓后的活動恢復方式。