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康复医疗需求加大:康复医疗机器人未来增长最被看好

刘宗宇 2016-09-30 08:00

还记得巴西世界杯开幕式上,患有截瘫的巴西青年诺平托在脑控机械外骨骼技术的帮助下,为世界杯开球的那一幕吗?帮助他行走的就是一款脑控外骨骼机器人,属于康复机器人的一种。康复机器人可以辅助拥有行动障碍的患者(如因中风、创伤性神经损伤、肢体残疾、老龄化引起的行动障碍)进行治疗和康复。


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康复机器人作为医疗机器人中的一个重要分支,它的研究包含了康复医学、生物力学、机械学、计算机科学、材料学等多方面的领域,是典型的医工结合的领域。中风致残的根本原因不是肢体有问题,而是中枢神经受到损伤导致肢体无法受到控制。而通过康复训练能够重建肢体和中枢神经之间的联系,刺激脑部损伤部位康复,实现肢体的有效控制。中风、脊髓损伤引起的运动障碍,都需要使用康复器械进行训练。我国中风致残率高达75%,而在西方国家,因为良好的康复治疗,中风残障率只有30%。


康复医疗需求主要来自三方面人群:


一是老年人群,老年人高发病率的高血压、糖尿病、关节炎、心脑血管病和呼吸系统疾病为康复治疗的主要病种,随着我国老龄化程度的加深,截至 2011年底全国60岁以上老年人口达到约1.9亿,其中需要康复服务的约7000多万人。


二是残疾人群,根据第六次全国人口普查及第二次全国残疾人抽样调查,2010年末我国残疾人已达到 8502万人,其中5000多万人有康复需求;


三是慢性病患者、亚健康人群需要康复治疗,预计至2030年,我国慢性病患病率将高达65.7%,其中80%的慢性病患者需要康复治疗。


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1998年~2008年10年以来,我国居民发病率持续上升,尤其是高血压、心脏病、糖尿病等慢性病。根据2008年第四次国家卫生服务调查数据,慢性病患病率随着年龄的上升而增高,老龄化带来的疾病谱改变,老年人高发率病种本身的康复需求加上慢性病致残带来的需求,将持续扩容康复医疗行业需求空间。


传统的康复疗法是由康复治疗师针对患者的病情进行针灸等康复治疗,治愈率低,效果难以控制。康复机器人的出现能够提高康复效果,提升患者的生活水平。我国步入老龄化社会,老年人口不断增加,也增加了中风及其他脑血管疾病的患病几率,康复机器人的需求缺口逐渐增大。同时,国民收入的增长和居民医疗保健意识的增加,现在的康复治疗水平已经不能够满足民众需求。所以,康复机器人行业的发展有非常大的空间。


康复机器人的发展


最早实现商业化的康复机器人是由英国Mike Topping公司1987年研制的Handy1,至今已有近30年的发展历史。最早打入市场两种康复机器人除了Handy1之外,还有一款名为MANUS。Handy1有5个自由度,残疾人可利用它在桌面高度吃饭,MANUS是一种装在轮椅上的仿人形手臂,有6个自由度,其工作范围可由地面到人站立时达到的地方。


目前国外的康复机构配备的主要是功能更多、自动化程度较高的、多自由度的牵引式/悬挂式康复机器人。牵引式/悬挂式康复机器人的分类尚未有通用的标准。按照针对的肢体部分不同,主要可分为牵引式上肢康复机器人、牵引式下肢康复机器人和悬挂式下肢康复机器人。


而目前最先进的康复机器人则是可穿戴外骨骼机器人。它基于仿生原理进行设计,结合人体工程学,可以穿戴于患肢。每个关节上都对应有单独的驱动装置,患者佩戴后可以确保机器人的运动模式和人体自由度同轴,可以实现更有效的康复训练。代表性产品有以色列公司ReWalk Robotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美国Berkeley Bionics公司的eLEGS、新西兰Rex Bionics公司的REX。


目前已经上市或者正在研发的外骨骼机器人,大多数设计相当复杂,使用也不太方便。因为它必须使用大量的机械结构、电气设备和供电系统,才能支撑起患者的重量,辅助患者前进。今年二月,来自欧洲的一个跨领域国际研究团队开始研发一款像裤子一样可以穿的软体仿生外骨骼XoSoft。来自欧盟七国的九个组织参与了这个极具创意的研发项目,预计在2019年之前推出产品原型。


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XoSoft和其他外骨骼机器人相比,最大的不同就是就是它是软的。穿上这个像牛仔裤一样的下肢外骨骼,老年人和残疾人们的自主活动能力就可以得到极大提高。这个外骨骼采用先进的纺织面料和智能材料来打造感应器和刚性接头,内置的感应器能感应到用户的动作和意图,从而控制各种单元进行实时分析,然后通过促动器提供合适的辅助。也就是说,外骨骼提供什么形式的辅助完全取决于用户在某个瞬间的需求。能让患者恢复正常人一样的四肢功能,而简洁的外形和轻便的体积又能让患者忘记它的存在,或许这就是穿戴式康复机器人未来的发展之路。



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英国市场研究公司Technavio在2016年3月份发布报告称2015年全球康复机器人销售额(行业规模)为5.77亿美元,预计到2020年,市场规模将达到17.3亿美元,复合年均增长率达24.51%。康复机器人市场在美国欧洲等发达地区的市场份额及增速要明显高于发展中国家。


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而根据另一家统计公司Grand View Research的数据统计,医疗机器人的各类产品中手术机器人占比最高,在60%以上,是医疗机器人中销售量最大的机器人。其次为微创放射性手术系统,约占20%。急救机器人、外骨骼机器人、辅助康复机器人、非医疗医院机器人等占比均较小。虽然医疗机器人中市场份额最大的虽然是手术机器人,但是增长速度最快的却是康复机器人。


根据GrandViewResearch的预测,外骨骼机器人、辅助康复机器人从2012年到2022年,市场占比明显提升。据估算,未来5年广义康复机器人的年复合增长率约为37%,其中康复机器人年复合增长率为21%,外骨骼机器人年复合增长率为47%,远高于其他类别的医疗机器人的平均增速。这两家公司预计的康复机器人符合增长率虽然数据有微小差异,但是都一致认为康复机器人的增长率是医疗机器人中最快的。


国外康复机器人龙头

ReWalk Robotics

以色列外骨骼系统提供商ReWalk Robotics于2014年9月在纳斯达克上市。该公司制造可穿戴外骨骼动力设备,帮助腰部以下瘫痪者重获行动能力,ReWalk于2012年获得欧盟认证,进入欧洲市场,2014年6月ReWalk的外骨骼产品通过了美国药物与食品管理局(FDA)的审批,是首款也是唯一一款获得 FDA 批准的外骨骼产品。


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公司旗下共有两款产品,分别是ReWalk Personal和ReWalk Rehabilitation,前者主要适合家庭、工作或社交环境中使用,通过传感器和监控器,使患者站立、行走和爬楼;后者则是用于临床修复,为瘫痪患者提供物理治疗方式,包括减缓瘫痪导致的肢体疼痛、肌肉痉挛、帮助肠道消化系统、加速新陈代谢等;中风和脑瘫患者也是ReWalk未来的目标人群。


HOCOMA AG

瑞士HOCOMA AG公司成立于1996年,与欧美多国高校合作研发高端康复治疗与训练产品。作为国际知名的医疗康复机器人公司,其医疗康复机器人在人体工程学、电子传感器、计算机软硬件和人工智能等众多方面具备先进技术。


该公司主要提供四款康复机器人产品:

 

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Lokomat:是一款能够提供即时反馈与评估的步态训练机器人,对中风、脊髓损伤 、创伤性脑损伤、多发性硬化症等神经系统疾病患者有良好的康复效果。目前,Lokomat几乎垄断中国高端康复机器人市场。


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Armeo:是一款能够提供即时反馈与评估的上肢康复机器人,支持从肩膀到手指的完整的运动链治疗,能够根据患者的情况自动提供协助。即使是症状严重的患者,也能用此款设备进行高强度的早期康复治疗。


Erigo:是一款集成的倾斜机器人系统,用于长期卧床病人的早期神经康复训练。


Valedo系列:用于背部疼痛治疗,包括Valedoshape、Valedomotion和Valedo三款产品,分别用于脊柱评估、诊所治疗和家庭治疗。


Ekso Bionics


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Ekso Bionics是一家上市公司,公司前身是 Berkeley Bionics。该公司是应用机器外骨骼提高人类运动能力方面的先锋者,与军方合作十多年,2012年开始投身研究如何帮助下身瘫痪者。从它诞生时起,Ekso Bionics就与伯克利大学等世界级研究院形成了伙伴关系,从国防部获得了科研经费并获得美国洛克希德马丁公司的专利技术。


Ekso Bionics是一款外骨骼机器人,该产品利用仿生原理,使下肢瘫痪的个人站起来,并借由重量支撑及其四点相互补偿的步伐在地面行走。行走的达成是通过用户向前的重量移动来启动步行,电池供电的马达驱动双腿并代替神经肌肉的功能。


Cyberdyne


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Cyberdyne是一家专注于外骨骼康复机器人的日本公司。Cyberdyne将山海嘉之教授以及他在筑波大学实验室的发明加以商业化。该公司的产品属于混合辅助肢体,目前已经开发出了辅助下肢和机器人手臂。


Cyberdyne最吸引人的地方是意念控制。人体神经系统和肌肉在大脑打算移动肢体的时候会发出微弱电信号,而外骨骼上安装的一系列传感器会持续监测这些信号,并做出相应的动作。


Open Bionics

Open Bionics是一家专注于医疗型、助理型与操作型机器人的非上市公司。该公司的产品是价格实惠的机器义肢手臂。Open Bionics机器手与人手的重量相同,通过医用电极与手臂肌肉相连。当手臂肌肉收缩后,肌肤表面会有电子信号。感应器获取这种信号,然后将其传递给机械手。


国内康复机器人

璟和技创

由前璟集团和章和电气合资成立的公司,推出的Flexbot多体位智能康复机器人系统针对脑卒中、颅脑损伤、脊髓损伤等患者辅助康复。Flexbot为患者提供了一个下肢康复训练的工作站,能准确模拟正常人的步态,应用于下肢康复训练,提高下肢步行功能训练的康复效果。


安阳神方

安阳神方康复机器人有限公司研发的上肢康复机器人正式通过医疗器械市场准入审查,是国内康复机器人行业首家应用于临床、取得医疗器械注册证的产品。它的上市将打破国内上肢康复机器人依赖进口产品的局面。


金明精机

金明精机与清华大学机械工程系成立联合研究中心,开展对神经康复机器人的研究。与国外同类技术相比,清华大学季林红团队研制的神经康复机器人已具备国际领先水平,尤其在将反馈控制技术应用于临床的训练模式以及对缓解痉挛等康复治疗等技术方面。


迪马股份

迪马股份于2015年与电子科技大学合作,将在基于外骨骼技术的个人作业平台、人机耦合技术及助力型外骨骼、康复医疗外骨骼等方面进行研发合作。


直击康复机器人发展历程,共探康复之路,就在世界医疗机器人大会。现场更有俄罗斯外骨骼康复机器人创业公司Exoatlet讲述真实的研发故事!



会议地点:中国·深圳·五洲宾馆

深圳福田区深南大道6001号

大会时间:2016年10月29日~30日


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