
一种外骨骼是由马克斯Näder康复技术和成果研究实验室的工作人员测试的。照片由Shirley Ryan AbilityLab提供
2016年,在Steppenwolf车库剧院的舞台上,演员兼导演迈克尔·帕特里克·桑顿(Michael Patrick Thornton)已经做好了扮演这个角色的准备理查三世由于他的脊柱弯曲,这位加冕的英国国王经常被称为“驼背国王”。虽然服装和场景让人联想到历史故事中的黑暗,但桑顿的行走方式却是来自未来的:动力外骨骼。桑顿,一位广受赞誉的演员两次脊柱中风他认为在舞台上使用外骨骼是一种代表理查三世不断变化的身份和自我认知的方式;这个角色是脆弱的,专注于他的残疾作为他的痛苦的来源,因为他正在纵容血腥的权力追求。
他说:“残疾被赋予了一个鼓舞人心的成功故事,在这个故事中,一位圣人般的病人默默地承受着重担,并教会我们如何感激我们所拥有的。他告诉《每日先驱报》。“那不是理查三世。”
两年后,在桑顿第一次学会使用外骨骼的研究实验室里,外骨骼与用户同步移动的有节奏的嗡嗡声经常回荡在Shirley Ryan能力实验室的Max Näder康复技术和成果研究实验室的房间里。在理疗师的指导下,研究参与者将在固定在身体周围的外骨骼框架下行走。当他们以特定的方式行走和移动体重时,该设备的电机驱动用户前进。
目前,外骨骼和人类之间的互动并不像钢铁侠系列电影中描述的那样直观和优雅;参与者通常很快就会感到疲劳,必须在迈出第一步之前练习保持平衡。
虽然对这些机器的研究仍处于初级阶段,但外骨骼——曾经仅限于科幻小说或笨重、不切实际的设计——已经出现是康复领域运动的一部分,设计可穿戴设备和技术,可以帮助那些限制行动的残疾人,如中风或脊髓损伤,在模拟日常生活的条件下练习站立和行走:穿过走廊或户外,爬楼梯,或者像桑顿那样,在舞台上使用机器人。外骨骼的设计各不相同,但大多数外骨骼的工作方式是支持用户的关节,并提供力量以协助移动。有些可能是全身僵硬的机器,而另一些可能使用顺应身体的、像衣服一样的材料(“柔软的外骨骼”),或者被设计成只支持一只胳膊或一条腿。
需要更长期的研究来确定这些机器应该如何与当前的治疗实践相结合,以及它们是否提供了超出当前标准的好处。然而,他们的独特之处在于,他们能够提供高强度的治疗,而不需要跑步机或脊甲——这种治疗可能会防止肌肉损失和压疮,或帮助患者以适当的生物力学模式行走。
外骨骼的兴起正值越来越多的研究警告长时间坐着和久坐的生活方式的有害影响之际增加患心脏病或糖尿病的风险比如对于那些不爱运动的人;这些问题在身体残疾的人身上被放大,他们可能被限制在轮椅上或使用支架支持行走。
阿伦Jayaraman纳德实验室(Max Nader Lab)主任、西北大学(Northwestern university)医学社会科学副教授马科斯·纳德(Max Nader)认为,外骨骼和其他康复技术的未来很有希望,尽管它们必须不断发展。他的团队研究外骨骼如何用于治疗,以及它们如何影响患者的整体康复。最近,他的团队与哈佛大学维斯研究所(Wyss Institute at Harvard)的研究人员启动了一个项目,该项目将评估一种柔软的外骨骼可能帮助最近中风的人。该项目是一个为期五年的工程中心拨款的一部分国家残疾、独立生活和康复研究所(NIDILRR)。
“你必须对技术有耐心,特别是康复技术,”Jayaraman说,他把第一代外骨骼比作10年或20年前的手机。“患者损伤的标准差非常高。选拔赛很难进行。你不能找到相同类型的病人你可以说这种类型的技术工作完全在这种类型的病人,而不是这种类型的病人及时……但这些技术将到达阶段,它们可能大大改变了患者的生活质量,帮助他们康复。”
尽管外骨骼在继续快速发展,但它们还不能取代轮椅,这是一种在美国约170万人使用的重要移动工具全世界有6500多万人。
在麦克斯·纳德实验室的走廊尽头,工程师们在仿生医学中心雪莉·瑞恩能力实验室(Shirley Ryan AbilityLab)正在测试和改进一款最近开发出来的手动站立轮椅,它可以让使用者在坐着或站着,或者两者之间的任何模式下移动。
研究人员最近展示的新轮椅在40th为NIDILRR周年,是第一个手动提供这种能力;还有一些电子轮椅可以在站立模式下移动,但很重也很贵。
该设备通过巧妙的工程设计提供了在任何模式下的移动能力:轮椅的手动驱动系统有一个连续的轨道(类似于自行车上的链条),用户可以通过它来移动轮椅。在目前的原型中,无线控制系统驱动线性驱动器上下移动,从而将座椅提升到站立的位置。使用者通过腰带固定在腰部和小腿上。
据西北大学(Northwestern university)物理医学和康复学教授、仿生医学中心(Center for Bionic Medicine)荣誉退休主任托德•库伊肯(Todd Kuiken)说,用户经常会在与眼睛平视的地方交谈时表达自己的兴奋之感。
“这可能是最重要的事情之一,让人们在交流中保持平衡,”Kuiken在10月份为NIDILRR做的一次报告中说。“第二大优势当然是功能。当你坐在轮椅上时,很难够到头顶以上的任何东西。当你可以站立时,你的工作空间就会变得更大。除了功能和心理上的好处,还有很多健康方面的好处。你可能听说过,久坐和吸烟一样,现在有一种让人们多站着的趋势。这是因为从上到下对许多系统来说,站立更好。”
这款轮椅目前仍处于研究阶段,但该公司希望该产品最终能推向市场。在未来的五年里,通过NIDILRR的资助,研究人员将继续测试和评估这种轮椅,以改进其设计。
奎肯说:“站立对我们所有人都是健康的。”“我们希望至少给残疾人一些帮助。”
希拉·伯特(Sheila Burt)是雪莉·瑞恩能力实验室仿生医学中心的一名科学作家。今年,她将为Helix撰写一些关于该组织的研究活动的文章。
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