cookieOptions = {...}; .全球康復醫療機器人的現狀與發展趨勢 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2016年10月5日 星期三

HAL Cyberdyne



 來源: 動脈網 作者:劉宗宇


還記得巴西世界杯開幕式上,患有腦性麻痺的巴西青年諾平托,在腦控機械外骨骼技術的幫助下,為世界杯開球的那一幕嗎?


幫助他行走的就是一款腦控外骨骼機器人,屬於康復機器人的一種。康復機器人可以輔助擁有行動障礙的患者(如因中風、創傷性神經損傷、肢體殘疾、老齡化引起的行動障礙)進行治療和康復。

康復機器人作為醫療機器人中的一個重要分支,它的研究包含了康復醫學、生物力學、機械學、電腦科學、材料學等多方面的領域,是典型的醫工結合的領域。中風致殘的根本原因不是肢體有問題,而是中樞神經受到損傷,導致肢體無法受到控制。

而通過康復訓練能夠重建肢體和中樞神經之間的聯繫,刺激腦部損傷部位康復,實現肢體的有效控制。中風、脊髓損傷引起的運動障礙,都需要使用康復器械進行訓練。我在中國中風致殘率高達75%,而在西方國家,因為良好的康復治療,中風殘障率只有30%。

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康復醫療需求主要來自三方面人群:
一是老年人群,老年人高發病率的高血壓、糖尿病、關節炎、心腦血管病和呼吸系統疾病,為康復治療的主要病種。

二是殘障人群;

三是慢性病患者、亞健康人群需要康復治療。
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(以上圖表為中國該地區的統計數據)

1998年~2008年10年以來,居民發病率持續上升,尤其是高血壓、心臟病、糖尿病等慢性病。慢性病患病率隨著年齡的上升而增高,老齡化帶來的疾病譜改變,老年人高發率病種本身的康復需求,加上慢性病致殘帶來的需求,將持續擴容康復醫療行業需求空間。

傳統的康復療法是由康復治療師,針對患者的病情進行針灸等康復治療,治癒率低,效果難以控制。康復機器人的出現能夠提高康復效果,提升患者的生活水平。

步入老齡化社會,老年人口不斷增加,也增加了中風及其他腦血管疾病的患病幾率,康復機器人的需求缺口逐漸增大。同時,國民收入的增長和居民醫療保健意識的增加,現在的康復治療水平已經不能夠滿足民眾需求。所以,康復機器人行業的發展有非常大的空間。

康復機器人的發展
最早實現商業化的康復機器人是由英國Mike Topping公司1987年研製的Handy1,至今已有近30年的發展歷史。最早打入市場兩種康復機器人除了Handy1之外,還有一款名為MANUS。

Handy1有5個自由度,殘疾人可利用它在桌面高度吃飯,MANUS是一種裝在輪椅上的仿人形手臂,有6個自由度,其工作範圍可由地面到人站立時達到的地方。

目前國際的康復機構,配備的主要是功能更多、自動化程度較高的、多自由度的牽引式/懸掛式康復機器人。牽引式/懸掛式康復機器人的分類,尚未有通用的標準。按照針對的肢體部分不同,主要可分為牽引式上肢康復機器人、牽引式下肢康復機器人,和懸掛式下肢康復機器人。

而目前最先進的康復機器人,則是可穿戴外骨骼機器人。它基於仿生原理進行設計,結合人體工程學,可以穿戴於患肢。每個關節上都對應有單獨的驅動裝置,患者佩戴後可以確保機器人的運動模式,和人體自由度同軸,可以實現更有效的康復訓練。代表性產品有以色列公司ReWalk Robotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美國Berkeley Bionics公司的eLEGS、新西蘭Rex Bionics公司的REX。

目前已經上市或者正在研發的外骨骼機器人,大多數設計相當複雜,使用也不太方便。因為它必須使用大量的機械結構、電氣設備和供電系統,才能支撐起患者的重量,輔助患者前進。

今年二月,來自歐洲的一個跨領域國際研究團隊開始研發一款像褲子一樣可以穿的軟體仿生外骨骼XoSoft。來自歐盟七國的九個組織,參與了這個極具創意的研發項目,預計在2019年之前推出產品原型。
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XoSoft和其他外骨骼機器人相比,最大的不同就是就是它是軟的。穿上這個像牛仔褲一樣的下肢外骨骼,老年人和殘疾人們的自主活動能力,就可以得到極大提高。

這個外骨骼採用先進的紡織面料和智慧材料來打造感應器和剛性接頭,內置的感應器能感應到用戶的動作和意圖,從而控制各種單元進行實時分析,然後通過促動器提供合適的輔助。

也就是說,外骨骼提供什麼形式的輔助,完全取決於用戶在某個瞬間的需求。能讓患者恢復正常人一樣的四肢功能,而簡潔的外形和輕便的體積,又能讓患者忘記它的存在,或許這就是穿戴式康復機器人未來的發展之路。
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英國市場研究公司Technavio在2016年3月份發佈報告稱2015年全球康復機器人銷售額(行業規模)為5.77億美元。

預計到2020年,市場規模將達到17.3億美元,複合年均增長率達24.51%。康復機器人市場在美國歐洲等已開發國家地區的市場佔有率及增速,要明顯高於開發中國家。

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而根據另一家統計公司Grand View Research的數據統計,醫療機器人的各類產品中,手術機器人佔比最高,在60%以上,是醫療機器人中銷售量最大的機器人。

其次為微創放射性手術系統,約佔20%。急救機器人、外骨骼機器人、輔助康復機器人、非醫療醫院機器人等佔比均較小。

雖然醫療機器人中,市場比例最大的雖然是手術機器人,但是增長速度最快的卻是康復機器人。

根據GrandViewResearch的預測,外骨骼機器人、輔助康復機器人,從2012年到2022年,市場佔比明顯提升。

據估算,未來5年廣義康復機器人的年複合增長率約為37%,其中康復機器人年複合增長率為21%,外骨骼機器人年複增長率為47%,遠高於其他類別的醫療機器人的平均增速。

這兩家公司預計的康復機器人符合增長率,雖然數據有微小差異,但是都一致認為康復機器人的增長率是醫療機器人中最快的。

國際康復機器人龍頭 ReWalk Robotics
以色列外骨骼系統提供商ReWalk Robotics於2014年9月在納斯達克上市。該公司製造可穿戴外骨骼動力設備,幫助腰部以下癱瘓者重獲行動能力,ReWalk於2012年獲得歐盟認證,進入歐洲市場,2014年6月ReWalk的外骨骼產品,通過了美國藥物與食品管理局(FDA)的審批,是首款也是唯一一款獲得 FDA 批准的外骨骼產品。
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公司旗下共有兩款產品,分別是ReWalk Personal和ReWalk Rehabilitation,前者主要適合家庭、工作或社交環境中使用,通過傳感器和監控器,使患者站立、行走和爬樓;

後者則是用於臨床修復,為癱瘓患者提供物理治療方式,包括減緩癱瘓導致的肢體疼痛、肌肉痙攣、幫助腸道消化系統、加速新陳代謝等;中風和腦癱患者,也是ReWalk未來的目標人群。

HOCOMA AG
瑞士HOCOMA AG公司成立於1996年,與歐美多國高校合作研發高端康復治療與訓練產品。作為國際知名的醫療康復機器人公司,其醫療康復機器人在人體工程學、電子傳感器、電腦軟硬體和人工智慧等眾多方面,具備先進技術。

該公司主要提供四款康復機器人產品:
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Lokomat:是一款能夠提供即時反饋與評估的步態訓練機器人,對中風、脊髓損傷 、創傷性腦損傷、多發性硬化症等神經系統疾病患者,有良好的康復效果。目前,Lokomat幾乎壟斷中國高端康復機器人市場

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Armeo:是一款能夠提供即時反饋與評估的上肢康復機器人,支持從肩膀到手指的完整的運動鏈治療,能夠根據患者的情況自動提供協助。即使是症狀嚴重的患者,也能用此款設備進行高強度的早期康復治療。

Erigo:是一款整合的傾斜機器人系統,用於長期臥床病人的早期神經康復訓練。

Valedo系列:用於背部疼痛治療,包括Valedoshape、Valedomotion和Valedo三款產品,分別用於脊柱評估、診所治療和家庭治療。
  
Ekso Bionics
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Ekso Bionics是一家上市公司,公司前身是 Berkeley Bionics。該公司是應用機器外骨骼提高人類運動能力方面的先鋒者,與軍方合作十多年,2012年開始投身研究如何幫助下身癱瘓者。

從它誕生時起,Ekso Bionics就與伯克利大學等,世界級研究院形成了夥伴關係,從國防部獲得了科研經費,並獲得美國洛克希德馬丁公司的專利技術。

Ekso Bionics是一款外骨骼機器人,該產品利用仿生原理,使下肢癱瘓的個人站起來,並借由重量支撐,及其四點相互補償的步伐在地面行走。行走的達成是通過用戶向前的重量移動,來啓動步行,電池供電的馬達驅動雙腿,並代替神經肌肉的功能。

Cyberdyne
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Cyberdyne是一家專注於外骨骼康復機器人的日本公司。

Cyberdyne將山海嘉之教授,以及他在築波大學實驗室的發明加以商業化。該公司的產品屬於混合輔助肢體,目前已經開發出了輔助下肢和機器人手臂。

Cyberdyne最吸引人的地方是意念控制。人體神經系統和肌肉,在大腦打算移動肢體的時候,會發出微弱電信號,而外骨骼上安裝的一系列傳感器,會持續監測這些信號,並做出相應的動作。

Open Bionics
Open Bionics是一家專注於醫療型、助理型,與操作型機器人的非上市公司。該公司的產品是價格實惠的機器義肢手臂。

Open Bionics機器手與人手的重量相同,通過醫用電極與手臂肌肉相連。當手臂肌肉收縮後,肌膚表面會有電子信號。感應器獲取這種信號,然後將其傳遞給機械手。

國康復機器人
璟和技創
由前璟集團和章和電氣合資成立的公司,推出的Flexbot多體位智能康復機器人系統針對腦卒中、顱腦損傷、脊髓損傷等患者輔助康復。

Flexbot為患者提供了一個下肢康復訓練的工作站,能準確模擬正常人的步態,應用於下肢康復訓練,提高下肢步行功能訓練的康復效果。

安陽神方
安陽神方康復機器人有限公司研發的上肢康復機器人,正式通過醫療器械市場准入審查,是中國康復機器人行業,首家應用於臨床、取得醫療器械註冊證的產品。它的上市將打破中國上肢康復機器人依賴進口產品的局面。

金明精機
金明精機與中國清華大學機械工程系成立聯合研究中心,開展對神經康復機器人的研究。與國際同類技術相比,清華大學季林紅團隊研制的神經康復機器人,已具備國際領先水平,尤其在將反饋控制技術,應用於臨床的訓練模式,以及對緩解痙攣等康復治療等技術方面。

迪馬股份
迪馬股份於2015年與電子科技大學合作,將在基於外骨骼技術的個人作業平台、人機耦合技術,及助力型外骨骼、康復醫療外骨骼等方面進行研發合作。


                                                                                                                                                                                                                            


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