科学家们开发了一种将康复机器人技术和脊髓刺激结合起来的方法，以恢复脊髓损伤患者的运动能力。这项技术增强了康复效果，使得骑自行车和户外步行等活动成为可能。
脊髓损伤会改变生活，通常使个人面临严重的行动障碍。虽然康复机器人——在治疗过程中引导运动的设备——改善了脊髓损伤患者的训练，但其有效性仍然有限。没有主动的肌肉参与，仅靠机器辅助的运动无法充分重新训练神经系统。
由Grégoire Courtine和Jocelyne Bloch领导的.NeuroRestore团队现在开发了一种系统，完美结合了植入式脊髓神经假体与康复机器人。研究者的设备按照时机精准地发送电脉冲，以协调机器人运动时刺激肌肉，从而在治疗过程中实现自然和协调的肌肉活动。这一神经假体创新利用了EPFL的Auke Ijspeert教授实验室的机器人技术专长。这一进展不仅增强了立即的运动能力，而且促进了长期康复。
“脊髓刺激与康复或娱乐机器人无缝集成将加速将这种疗法纳入标准护理和脊髓损伤患者的社区，”Courtine说。这种适应性确保了康复专业人员可以将该技术纳入全球现有的康复协议。结合不同疗法也带来了显著挑战，因为每种疗法都需要精确的同步。脊髓刺激策略必须在空间和时间上进行调节，以匹配患者的运动，并与广泛使用的机器人康复系统相结合需要一个灵活和适应性强的框架。
该技术依赖于一台完全植入的脊髓刺激器，提供生物仿生的电极膜刺激（电极膜刺激）。与传统功能性电刺激不同，这种方法通过模拟自然神经信号更有效地激活运动神经元。
研究者将电极膜刺激与多种机器人康复设备集成——包括跑步机、外骨骼和固定自行车——确保刺激与每个运动阶段精确同步。该系统采用无线传感器来检测肢体运动并实时自动调整刺激，从而提供无缝的用户体验。
在一项涉及五名脊髓损伤者的概念验证研究中，机器人和电极膜刺激的结合导致肌肉立即激活并持续。参与者不仅在机器人辅助治疗期间重新获得了控制肌肉的能力，而且有些甚至在刺激关闭后自愿运动的能力也有所改善。
研究人员还与康复中心密切合作，以测试刺激系统与广泛使用的机器人设备的集成效果。“我们访问了多个康复中心，测试我们的刺激技术与他们日常使用的机器人系统，看到他们的热情令人感到非常振奋，” .NeuroRestore研究员Nicolas Hankov和BioRob研究员Miroslav Caban，研究的第一作者说。“亲眼见证我们的方法与现有康复协议的无缝集成，进一步巩固了它通过提供一个易于采用和部署的技术框架，从而改变脊髓损伤患者护理潜力的信心。”
该研究还显示了这一方法在临床环境之外的潜力，因为参与者使用该系统与助行器一起行走并在户外骑自行车，验证了其在现实世界中的影响。
这项创新技术为脊髓损伤患者带来了新的希望，提供了比单独使用机器人更有效的康复方法。通过使康复更加动态和引人入胜，它有潜力显著改善康复结果。未来的临床试验将需要建立长期的益处，但初步结果表明，将神经假体与康复机器人结合可能重新定义中风后运动能力的恢复。
