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脊髓損傷(SCI)是一種嚴(yán)重的、使人衰弱的疾病，其特征是脊髓的結(jié)構(gòu)和功能損傷，通常由創(chuàng)傷、炎癥或腫瘤等原因引起。它導(dǎo)致?lián)p傷部位以下的神經(jīng)功能障礙，影響運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、括約肌和自主神經(jīng)功能。近年來(lái)，脊髓損傷的發(fā)病率持續(xù)增加，影響了全世界相當(dāng)多的個(gè)體，估計(jì)每年影響25~50萬(wàn)人。在漫長(zhǎng)的康復(fù)過(guò)程中，脊髓損傷幸存者面臨著巨大的心理負(fù)擔(dān)和不可逆轉(zhuǎn)的器官損傷，包括功能損傷和具有挑戰(zhàn)性的預(yù)后。運(yùn)動(dòng)恢復(fù)在減輕SCI患者全身并發(fā)癥中起著至關(guān)重要的作用，并且仍然是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。康復(fù)訓(xùn)練是目前改善脊髓損傷運(yùn)動(dòng)功能障礙的基礎(chǔ)療法，提供了最有效和最實(shí)質(zhì)性的治療方法。對(duì)這些患者進(jìn)行康復(fù)治療的主要目標(biāo)包括盡量減少繼發(fā)性并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，包括壓瘡、肺部和尿路感染、骨質(zhì)疏松癥和關(guān)節(jié)攣縮。此外，恢復(fù)肢體活動(dòng)能力旨在提高患者的生活質(zhì)量，延長(zhǎng)患者的預(yù)期壽命。傳統(tǒng)的康復(fù)醫(yī)院治療存在可及性有限、費(fèi)用高、設(shè)備操作復(fù)雜等問(wèn)題，導(dǎo)致患者康復(fù)效果欠佳。因此，迫切需要便攜式和用戶友好的可穿戴設(shè)備，使患者能夠進(jìn)行自主訓(xùn)練。外骨骼機(jī)器人是一種基于機(jī)器人學(xué)、機(jī)械學(xué)、仿生學(xué)、控制理論、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)原理的機(jī)器人系統(tǒng)，它是為個(gè)人設(shè)計(jì)的，通過(guò)用戶控制的動(dòng)作來(lái)完成特定的任務(wù)。外骨骼使患者能夠保持特定的姿勢(shì)，并使他們能夠在日常活動(dòng)中進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而減輕由關(guān)節(jié)僵硬和肌肉收縮引起的功能損傷。此外，外骨骼系統(tǒng)有助于功能訓(xùn)練，增強(qiáng)患者的自我護(hù)理能力，并改善他們的生活質(zhì)量。盡管如此，外骨骼技術(shù)在SCI患者中的實(shí)際應(yīng)用還是伴隨著與感覺(jué)障礙、運(yùn)動(dòng)障礙和反射障礙相關(guān)的挑戰(zhàn)。在使用之前，必須根據(jù)每位患者的具體情況仔細(xì)評(píng)估這些因素。外骨骼機(jī)器人在脊髓損傷康復(fù)方面發(fā)展迅速，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)和廣闊的研究空間。已經(jīng)有一些關(guān)于特定外骨骼機(jī)器人的效用和有效性的研究，但尚未有綜述全面描述可用于脊髓損傷的下肢醫(yī)學(xué)外骨骼的發(fā)展并探討可能的生理機(jī)制。本文介紹了下肢外骨骼輔助多關(guān)節(jié)的分類綜述。它還討論了外骨骼輔助康復(fù)治療的生理機(jī)制，并探討了外骨骼機(jī)器人技術(shù)的當(dāng)前趨勢(shì)。

一、脊髓損傷外骨骼的發(fā)展

機(jī)器人步態(tài)訓(xùn)練器為脊髓損傷患者提供重復(fù)性、高強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)化的步態(tài)訓(xùn)練，減輕了治療師的身體負(fù)擔(dān)。目前，多關(guān)節(jié)輔助下肢訓(xùn)練機(jī)器人可分為三代。第一代由減輕重量的外骨骼機(jī)器人組成，它們利用懸掛的皮帶和運(yùn)動(dòng)跑步臺(tái)。第二代包括能夠在平地上行走的步態(tài)輔助外骨骼機(jī)器人。第三代是智能動(dòng)力外骨骼機(jī)器人，集成了人工智能(AI)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等技術(shù)，提供輔助行走具有附加功能。

二、脊髓損傷患者的外骨骼作用機(jī)制

1. 01運(yùn)動(dòng)對(duì)脊髓損傷后神經(jīng)康復(fù)的影響

   脊髓損傷后運(yùn)動(dòng)促進(jìn)的神經(jīng)修復(fù)依賴于神經(jīng)可塑性，包括損傷直接誘導(dǎo)的自發(fā)可塑性和依賴于訓(xùn)練任務(wù)的可塑性。任務(wù)特異性可塑性涉及中樞模式發(fā)生器(CPG)的再激活和脊髓內(nèi)神經(jīng)元回路的重組。CPG分布于整個(gè)脊髓，而非局限于某一特定區(qū)域。在缺乏自主運(yùn)動(dòng)控制和步驟特異性感覺(jué)反饋的情況下，人類腰脊髓可以在CPG的控制下產(chǎn)生有節(jié)奏的肌肉激活模式。研究表明，外骨骼雜志預(yù)證明通過(guò)激活CPG有效促進(jìn)損傷后的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。運(yùn)動(dòng)反饋信號(hào)可以觸發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)反應(yīng)。功能性磁共振成像(fMRI)研究表明，下肢的主動(dòng)和被動(dòng)運(yùn)動(dòng)都能誘導(dǎo)脊髓損傷部位的尾側(cè)神經(jīng)元反應(yīng)，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)能喚起更多的神經(jīng)元。體重支撐運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練(BWST)可以減少或延緩損傷脊髓的組織變性，促進(jìn)損傷部位周圍的軸突生長(zhǎng)，特別是在星形膠質(zhì)細(xì)胞缺乏的區(qū)域。這些因素的綜合作用有望促進(jìn)大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)。來(lái)自網(wǎng)狀脊髓和固有脊髓的軸突纖維可以自發(fā)適應(yīng)并形成交叉，促進(jìn)病變下方同側(cè)和對(duì)側(cè)脊髓節(jié)段的部分神經(jīng)支配。網(wǎng)狀內(nèi)在脊髓旁路對(duì)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)具有重要意義。

   02運(yùn)動(dòng)改善脊髓損傷引起的其他全身并發(fā)癥

   一些研究提供證據(jù)表明，外骨骼輔助運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)SCI患者的肌肉功能、心肺功能、骨密度、腸道功能、自主神經(jīng)反射障礙緩解、膀胱抑制、勃起功能障礙改善、神經(jīng)性疼痛減輕和社會(huì)心理適應(yīng)。然而這些研究通常樣本量有限。骨密度，膀胱和勃起功能障礙的改善程度仍然是不確定，而且檢查心理社會(huì)影響的研究缺乏標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試。

2. 
   

   三、外骨骼的未來(lái)趨勢(shì)