機器人外套消除了步態凍結這一常見且極易使人衰弱的症狀。步態凍結是帕金森氏症最常見、最令人衰弱的症狀之一，帕金森氏症是一種神經退化性疾病，全世界有900 多萬人受到這種疾病的影響。當帕金森氏症患者出現僵直時，他們會突然失去移動雙腳的能力，通常是在邁步的中途，導致一系列咯噔咯噔的步子，步子越來越短，直到完全停止。這種情況是帕金森氏症患者跌倒的主要原因之一。

目前，治療凍結的方法有一系列藥物、手術或行為療法，但沒有一種特別有效。如果有一種方法可以完全阻止凍結的發生呢？

哈佛大學約翰-保爾森工程與應用科學學院（SEAS）和波士頓大學薩金特健康與復健科學學院的研究人員利用一種柔軟的可穿戴機器人，幫助帕金森氏症患者行走而不僵直。機器人服裝穿在臀部和大腿周圍，在腿部擺動時輕輕推動臀部，幫助患者實現更長的步伐。

該裝置完全消除了受試者在室內行走時的僵硬感，讓他們比沒有服裝幫助時走得更遠。

穿在臀部和大腿周圍的機器人服裝（上圖）在腿部擺動時輕輕推動臀部，幫助患者實現更長的步伐。圖片來源：沃爾什生物設計實驗室/哈佛大學SEAS

研究結果和參與者的體驗

SEAS 工程與應用科學保羅-A-邁德（Paul A. Maeder）教授、該研究的共同通訊作者康納-沃爾什（Conor Walsh）說：”我們發現，我們的軟機器人服裝只需提供少量機械輔助，就能產生立竿見影的效果，並能持續改善研究對像在各種情況下的行走能力。”

這項研究表明，軟機器人技術具有治療帕金森氏症這種令人沮喪且具有潛在危險的症狀的潛力，可以讓帕金森氏症患者不僅恢復行動能力，而且恢復獨立性。

這項研究將於今天（1月5日）發表在《自然醫學》（Nature Medicine）雜誌上。

SEAS和布魯塞爾大學薩金特健康與復健科學學院的研究人員使用一種柔軟的穿戴式機器人來幫助帕金森氏症患者行走，而不會受凍。機器人服裝穿在臀部和大腿周圍，在腿部擺動時輕輕推動臀部，幫助患者實現更長的步伐。這項研究展示了軟機器人技術治療帕金森氏症潛在危險症狀的潛力，可以讓帕金森氏症患者恢復行動能力和獨立性。資料來源：哈佛SEAS

研究與合作背景

十多年來，沃爾什位於SEAS 的生物設計實驗室一直在開發輔助和復健機器人技術，以改善中風後患者、肌萎縮性脊髓側索硬化症患者或其他影響行動能力的疾病患者的行動能力。其中一些技術，特別是用於中風後步態再訓練的外骨骼服，得到了Wyss 生物啟發工程研究所的支持，並由ReWalk Robotics 公司授權和商業化。

2022 年，SEAS 和薩金特學院獲得了馬薩諸塞州技術合作組織（Massachusetts Technology Collaborative）的資助，以支持下一代機器人和穿戴式技術的開發和轉換。這項研究以行動實驗室（Move Lab）為中心，該實驗室的使命是透過合作空間、資金、研發基礎設施和必要的經驗來支持人類性能提升方面的進步，從而將有前途的研究轉化為成熟的技術，並透過與產業合作夥伴的合作進行轉化。沃爾什的團隊與波士頓大學物理治療系主任兼神經復健中心主任特里-艾利斯（Terry Ellis）教授的團隊密切合作，這項研究就是在這種合作關係中產生的。

案例研究和技術影響

團隊花了6 個月的時間與一位73 歲的帕金森氏症患者合作，儘管他接受了手術和藥物治療，但每天仍要忍受10 多次嚴重的、使人喪失能力的凍結發作，導致他經常摔倒。這些發作使他無法在社區內行走，只好依靠代步車外出。

在先前的研究中，沃爾什和他的團隊利用”人在環路中”優化技術證明，一種柔軟的可穿戴設備可用於增強髖關節屈曲並協助腿部向前擺動，從而提供一種有效的方法來減少健康人在行走過程中的能量消耗。

在這裡，研究人員採用了相同的方法，但要解決的是凍結問題。這款穿戴式裝置使用電纜驅動的致動器和佩戴在腰部和大腿上的感測器。利用感測器收集的運動數據，演算法可以估算出步態的階段，並在肌肉運動的同時產生輔助力。

效果立竿見影。無需任何特殊訓練，病人就能在室內行走而不凍結，在室外也只是偶爾發作。他還能在不凍結的情況下行走和說話，這在沒有該裝置的情況下是非常罕見的。

SEAS 的前博士生、本研究的共同第一作者Jinsoo Kim 說：”看到這項技術對參與者行走的影響，我們的團隊感到非常興奮。”

在研究訪問期間，參與者告訴研究人員”這套衣服能幫助我邁出更長的步子，而當它不工作時，我發現自己的腳步更拖沓了。它真的幫了我，我覺得這是向前邁出的積極一步。它可以幫助我走更長的路，保持我的生活品質”。

沃爾什說：「我們的研究參與者自願付出時間，他們是真正的合作夥伴。由於行動不便，這個人甚至連進入實驗室都是一個真正的挑戰，但他的觀點和回饋讓我們受益匪淺。”

該設備還可用於更好地了解步態凍結的機制，因為人們對步態凍結的機制了解甚少。

艾利斯說：”因為我們並不真正了解凍結，所以我們並不真正知道為什麼這種方法如此有效。但這項工作表明，採用’自下而上’而非’自上而下’的方法治療步態凍結具有潛在的益處。我們看到，恢復幾乎正常的生物力學會改變步態的外圍動態，並可能影響步態控制的中樞處理。”

編譯來源：ScitechDaily