十二年！他们让下肢残疾人走起来

刘成婧

身穿外骨骼机器人，手拄辅助手杖，在观众的加油声中，北京冬残奥会火炬手杨淑亭缓慢而坚定地走完30 米路程，在首钢园内完成了火炬传递。

高位截瘫11年，这是她第一次在所有人面前站立行走。脱离轮椅的那一刻，她感受到了一种“发自内心的自信”。“科技改变生活，让不可能变为可能”。北京冬奥组委副秘书长、北京冬奥组委火炬传递专项团队主任徐志军这样描述外骨骼设备体现的理念。

这不是我国残疾人火炬手第一次穿戴外骨骼机器人。早在2015 年第九届全国残运会开幕式上，四川小伙林寒就穿戴电子科技大学自动化学院教授程洪及其研发团队设计的外骨骼机器人，以直立行走的姿态完成了倒数第二棒火炬传递。为了帮助下肢残疾人群重新站起来、走起来，程洪团队已经在这个领域耕耘了12年。

在开展外骨骼机器人研发之前，程洪从事自动化方面的研究已有十余年，转变缘起于一次偶然的探访。

2008年汶川地震发生时，35 岁的程洪正在美国卡内基梅隆大学计算机学院从事博士后研究。2010年初，他回国就任电子科技大学教授，偶然一次来到四川省八一康复中心，看到了许多因地震截瘫的患者。

“印象最深的是个小姑娘，她是一名三级跳运动员，眼神空洞地望着我说‘我不能上大学了’。”程洪告诉廉政瞭望·官察室记者，那一瞬间，他打定主意，要为残疾人做些什么。

上世纪末，国外学者提出“外骨骼机器人”的概念，残疾人在功能受损的部位穿上一套机械装置，通过按钮给传感器发出信号，就能带动肢体进行主、被动运动。然而受技术水平限制，此项研究在国外一直处于相对欠缺的状态，国内相关领域更是一片空白。

程洪根据自己的专业，决定填补这个空白。外骨骼机器人包括上肢外骨骼机器人、下肢外骨骼机器人等，程洪首先关注的是下肢外骨骼机器人。

2010年，程洪组建团队，开始了研发工作。外骨骼机器人是一个多学科交叉项目，需要机械、材料、医疗等诸多不同领域的人才，但程洪的团队其实只有几名老师和一些学生。

程洪教授接受廉政瞭望·官察室记者采访。

摸索了大半年后，团队研发出1.0、2.0版本的下肢步行外骨骼，但这两代设备都只是试验品，并未进入临床阶段。2015年，3.0版本问世，程洪团队得到一个机会，可以让外骨骼机器人在9月的全国残运会开幕式上亮相。然而，当团队招募到第一批截瘫患者试穿设备时，一些问题暴露了出来。

此前外骨骼机器人都由团队成员自己试穿，进行穿戴设计时不太能考虑到患者的实际状态，所以患者最开始没法正常穿戴。当时距残运会开幕只剩下4个月时间，团队加班加点改进穿戴设计，很快，外骨骼机器人迎来第二批试穿患者，其中就包括林寒。2013年，25岁的他从四楼摔落，不幸下肢瘫痪。

团队成员把林寒抱进这个“笨重”的机器，系好绑带，按下手杖按钮，在机器的带动下，林寒站了起来。

兴奋、震撼，但恐惧和不适也随之而来。林寒短时间内很难找到身体的重心，由于害怕摔倒，身体不自觉前倾，将上身的全部力量压在了手杖上。

“实际上，每一代产品都有防摔倒设计，只是对患者来说，心理上这道坎没那么容易迈过去，需要不斷克服这种紧张感。”布法罗机器人公司（基于程洪及其团队研发的外骨骼机器人技术成立的公司）产品研发部部长蒋青（化名）说。

此外，外骨骼机器人的步态也令林寒感到有些别扭。蒋青解释，早期产品不太成熟，按正常人步态设计的机器人带动患者迈步时，脚尖会不时剐蹭地面。

又过了3个月，团队不断根据林寒的情况调整设备参数，林寒也努力与机器磨合，终于顺利通过了在残运会亮相这一关。

这次亮相使外骨骼机器人被更多人所知，但这个版本的设备只能算得上是“林寒版本”。所有适用于林寒的参数被写死，设备运动的角度、速度、时间完全在程序中固化下来。后期综合大量患者的情况调整参数后，外骨骼机器人才逐渐走向成熟。

与外骨骼机器人打了7年交道后，林寒向记者展示他现在使用第五代外骨骼机器人的过程。他不需任何人帮助，打开外骨骼机器人，从轮椅上移动到其中间，双手抬起脚放置于踏板上，系上腹部、大腿、小腿、脚背4处的绑带，同时按下智能拐杖两边的按钮，身体就直立了起来，过程不超过5分钟。林寒保持昂首挺胸的姿势，每按一下按钮，机器人都发出“滴”声响应，带着他的身体向前迈进一步。

除了能够站起来行走，林寒的身体状态也发生了较大转变。当初摔伤，他的T11区受损（T11即人体第十一节胸椎），肚脐以下完全失去知觉。如今他的截瘫面从T11下降到T12，大腿根以上的知觉都已经基本恢复，包括循环系统、泌尿系统在内，身体各项机能都逐渐向好。

这一发现让林寒和研发团队的所有成员都感到惊喜，一名医学界专家也称林寒的身体恢复情况是“医学奇迹”。

程洪告诉记者，患者在运动刺激下，少量未被损伤的神经可能被重塑，变成大脑和肢体之间新的信息通道，接收从大脑传出的神经信号，从而恢复身体功能，“最理想的状况是患者通过外骨骼机器人进行康复训练后能彻底康复，不依赖任何器械，独自直立行走。”

在全国第九届残运会上，林寒身穿外骨骼机器人传递火炬。

对于林寒而言，改变不止发生在身体上，更发生在内心深处。2013年发生意外后，他切断自己与外界的一切联系，觉得“从前熟悉的人都怪怪的”。但接触外骨骼机器人后，他渐渐感觉到，“其实人就是要走出来，走出来后会觉得很多事情都看淡了”。

如今，林寒是一对7个月龙凤胎的爸爸，对生活也有了新的规划。面对记者，林寒坦然说道：“其实我跟你们没什么不同，只是出行方式不一样。”

林寒的例子让更多患者看到了希望，有人陆续从天津、西安、哈尔滨等地慕名来到成都体验外骨骼机器人。林寒也常常帮助这些患者安排住院、联系护工，并跟他们交流自己的治疗过程。

2020年第29个国际残疾人日，四川省残联指导的“科技改变残疾人生活—外骨骼机器人”展验活动上，一位由格林巴利综合征引发脊髓损伤的患者在体验外骨骼机器人后一下子哭了出来：“我已经30年没有在这么高的地方看过这个世界了。呼吸变得顺畅，身体也微微冒汗，这都是多年不曾出现的反应！”

家住成都的殘疾人士陈媛（化名）正在使用外骨骼机器人，在家人帮助下每天进行1到2小时的康复训练。她回忆道，曾经一个已经瘫痪23 年的病友到她家做客，尝试使用外骨骼机器人。重新站起的那一刻，这位病友潸然泪下，“患病多年来的委屈好像一下子找到了出口”。

如今，通过手杖控制外骨骼机器人的技术已经较为成熟，患者也有了更多的期许。

陈媛告诉记者，自己希望能在外骨骼机器人的帮助下走到户外去，但目前，由于设备续航时间不够长、辅助手杖太大等原因，出行并不方便。

林寒也表示，希望外骨骼机器人能做得更小、更美观，“最好让人看不出我穿了外骨骼机器人，就像一件衣服，穿上它的患者不会感觉到异样，甚至感觉不到它的存在。”

“让患者过上有尊严的正常生活”，这是程洪团队的初心与目标。为了实现这一目标，在手杖控制的设备技术逐渐成熟后，团队也开始涉足脑机操纵。然而，这个过程并不顺利。

林寒体验过通过脑机接口控制的外骨骼机器人，他感觉“想走的时候机器不动，不想走的时候机器自己走了”。

蒋青解释，截瘫一般是由于脊髓神经损伤造成的，神经损伤后，患者大脑发出的运动信号无法传递到下肢，因此不能依照大脑指令行动。与此同时，外骨骼机器人能接收到的脑电波信号也不够稳定，皮肤上的静电可能被识别为脑电信号，视野中突然出现的一个物体也可能使大脑无意识地发出信号。

尽管如此，程洪团队依然在朝这个方向努力。2018 年，程洪团队携外骨骼机器人参加央视节目《机智过人》，并为高位截瘫的警官黄曼专门设计了一款脑机控制的机器人。节目中，黄曼戴上脑帽，稳稳站了起来。虽然只是个例，但这让程洪看到了希望，“我相信，随着研发推进、技术成熟，截瘫患者可以解放双手，直接通过脑电信号控制外骨骼机器人。”

除了提升技术水平，程洪团队在推广外骨骼机器人上也下了不少功夫。近年来，程洪已经做了上百场关于外骨骼机器人的报告，希望能让更多人了解外骨骼机器人的概念。如今，也确实有越来越多患者开始尝试这一高科技产品，仅程洪团队研发的外骨骼机器人就已在全国三百家医疗机构推广、试用、使用。

但外骨骼机器人的价格依然昂贵，尽管现在国产价格仅为国外的五分之一到三分之一，大多数患者仍无力购置家庭版设备。对不少地区的医院来说，外骨骼机器人未纳入医保，引入成本高，几百元一次的器械使用费也让许多患者望而却步，无法确保使用率。因此，外骨骼机器人的市场还未能完全打开。

对此，程洪持乐观态度，“我们仍在不断改进技术，希望能够将每台机器人的成本最大化压缩，让更多的患者家庭有机会‘站起来、走出来’。”