搖滾傳奇Ozzy Osbourne見證 外骨骼機器人成脊損物理治療趨勢!?

撰文記者 劉馨香
日期2023-04-20
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左圖Ozzy Osbourne,來源:Kevin Burkett/Flickr。右圖:Cyberdyne官網
今年2月,74歲的英國重金屬搖滾傳奇、前Black Sabbath(黑色安息日)樂團主唱Ozzy Osbourne,由於健康因素無奈地宣布取消巡迴演出,他於告示中透露,自2019年脊椎受傷、以及診斷出帕金森氏症診以來,他接受了多種治療,其中,最新的一種是使用Cyberdyne的外骨骼機器人。外骨骼機器人能協助行動不便的患者重拾自主行走能力,在2010年代中期後有愈來愈多廠商的產品上市,這種穿戴式機器人可能成為物理治療的未來。

Ozzy Osbourne所提及的是以外骨骼機器人聞名的日本Cyberdyne株式會社,其開發出多種款式的HAL®(Hybrid Assistive Limb,混合輔助肢體),部分款式於2013年獲得歐盟CE認證,2018年獲得美國食品藥物管理局(FDA)批准用於醫療復健,幫助中風、脊椎損傷或神經退化性疾​​病患者恢復肢體移動能力。

一篇2021年發表的研究甚至指出,Cyberdyne醫用型HAL能幫助虛弱到無法行走的心臟病患者,像健康人一樣活動。該研究針對慢性心臟衰竭患者,經過平均7天的治療後,13名HLA組患者中有8名患者恢復獨立行走的能力,而11名常規治療組中僅有3名患者可以再次行走。

自2010年代中期以來,有多家公司的外骨骼機器人陸續獲批准用於物理治療,其他主要廠商還有Ekso Bionics、ReWalk Robotics (原名Argo Medical Technologies)和SuitX等,這些廠商製造出帶有運動模式的設備,使輪椅使用者能站立、行走或是爬樓梯。

而Cyberdyne的醫用型HAL能藉由皮膚表面的感應器,檢測到神經中微弱或雜亂的訊號,也就是人類大腦透過神經向肌肉發出的生理訊號,進而協助穿戴者完成其「打算要做」的動作,包括簡單的彎曲手肘或是複雜的行走。

目前,Cyberdyne HAL是FDA所批准的外骨骼機器人中,唯一具備此功能者,儘管有研究者在實驗室中建構了具有類似控制系統的設備。

Cyber​​dyne企業發展資深經理Tetsu Sugie表示,我們的肌肉中具有本體感覺(proprioception)感受器,能夠察覺自身肢體的運動和位置,而這種感覺經由神經傳遞,與大腦的動作意圖相配合,能幫助神經系統修復受損細胞或找到新的連結迴路,最終幫助患者恢復運動能力。

美國桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)的機器人工程師Jason Wheeler評論,簡單的外骨骼機器人可用於工業場所,例如重複性的搬運重物、或靜態的維持重物,而更複雜的醫療用外骨骼機器人展現很大的潛力,這些技術正以令人興奮的方式發展。

美國佛羅里達州布魯克斯復健中心(Brooks Rehabilitation)的物理治療師Bob McIver表示,「過去,我需要趴在地上,用雙手移動病人的腿,以提供他觸覺提示。現在患者除了穿戴HAL練習動作,物理治療師也可以監控感測器收集的資訊,包括神經訊號的強度、踏步週期中腳墊上的壓力、馬達的力矩、步態形式和姿勢等。所有數據都能即時顯示在觸控平板上。」

不過,美國醫療機構需以租賃方式向Cyber​​dyne取得HAL設備,一個下肢模型的租金高達每年3.5萬美元。

Cyber​​dyne表示,HAL是一個混合系統,集結了電腦、通訊系統、高規格超薄馬達和自主研發的執行器等,因此每個部分都很貴。

Cyber​​dyne正在探索降低費用的方法,並正在研發適用於HAL整個產品線的通用型零組件。Cyber​​dyne創辦人暨執行長Yoshiyuki Sankai期望,能推出讓患者負擔得起帶回家使用幾個月的HAL,並在外型上看起來更時尚,穿戴感覺更像衣服。

參考資料:https://www.medscape.com/viewarticle/990883

(編譯/劉馨香)