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中风偏瘫怎么能快速恢复(偏瘫的恢复方法及原理)

中风偏瘫怎么能快速恢复(偏瘫的恢复方法及原理)我们了解到,中风病人一侧身体“控制失灵”,另外一侧却基本没有问题。然而,随着病情的发展,他会越来越喜欢用好的一侧,忽视坏的一侧,这就会导致病情的恶化。目前,比较成熟的治疗方法是把健康的那一侧绑起来,迫使病人用坏的那一侧,这叫强制性诱导运动疗法。这种治疗方法是有效的,会引起脑区的一些变化。目前这种治疗方法只能用于上肢,要想束缚病人的下肢的话,他无法站立和控制平衡。实验室里有项研究是用神经信号来控制机器假肢。什么样的神经信号呢?我们知道肌肉收缩的时候会产生电信号,如果在皮肤表面采集这些电信号,就可以结合电脑来分析这个人的运动意图。之后再用这样的信号来驱动带动力的假肢。假设我们能做到这一点,给截肢病人安装上动力假肢的话,当他想“我要迈腿”,电脑采集到那些残留的肌肉电信号,就能分析出他要迈腿,然后帮忙控制他的机器假肢的动作。这并不科幻,国外已经做出来了,我们也在努力做下肢康复方面的东西。我相信不久

没有治不好的病,只需找到合适的方法。

中风偏瘫怎么能快速恢复(偏瘫的恢复方法及原理)(1)

2000年,本田发布了一款Asimo 人形行走机器人,他在世界各地表演爬楼梯。看到Asimo 的表演,大家都会觉得这是一个奇迹。在人工智能如此发达的今天,我们有超级电脑,我们用最好的材料,给机器人最好的程序员,为什么他们的运动还是这么笨拙?再来看看,人能够做什么样的运动呢?当棒球运动员接一个高速飞过来的球时,首先,他要快速奔跑过来,这时,球的飞行速度可能超过每小时100公里,如果他发现自己触不到球,他可以腾空而起,在空中控制自己的姿态,在合适的地点、合适的时间伸出手接住球,这才是奇迹。然而,大家却熟视无睹不以为然。

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在运动过程中,人脑的中枢神经系统首先要向全身的骨骼肌发出指令。但是,麻烦就来了,因为我们有太多的骨骼。我如果拿一杯水送到嘴边,胳膊上十几条肌肉都必须要激活。激活它们的时间先后关系是怎样的,它们之间是怎样协调的,这是典型的控制问题,对工程师来说是难题。如果我喝一点水,瓶子的重量改变了,我的动作结果和环境进行交互以后产生一些变化,神经指令必须也进行改变。这时候运动结果需要重新被感知器官所感知,重新送回中枢系统。同时,感知也不是一个简单的问题,因为我们的感知系统有很大的不确定性。当一个棒球很快飞过来的时候,在你的视网膜上会看到一个光影,然后逐渐变大。这时,你必须做出一个精确的判断,但是,我们的视野中可能有大量的信息,只有少数的信息是有用的。这就要求大脑处理海量、模糊的信息。对于控制来说,有两个难点,第一是输出,神经指令得控制他要的东西;第二是感知输入,信息太多,而且都是模糊的,中枢神经系统必须做出大量的运算。

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神经科学是与感知运动控制联系最紧密的学科。运动控制的神经指令是怎么计算的,在中枢神经系统是怎么表达出来的,哪个脑区控制运动的哪一部分?这都需要神经科学的直接研究。此外,感知系统也是这样,比如视觉,首先你获得的信息要转化成神经信号,再进行分级处理。运动与心理学有什么关系呢?实际上,很多心理学概念,比如记忆、情感、情绪、动机等都会影响我们感知运动控制,这也是属于心理学的范畴。另外一个重要学科是生物力学,生物力学把人看成一个多关节的肢体,首先,运动过程是一个控制各种力的过程,这其中也包括各个关节间的交互力,比如我在台上走,就会与地面有交互力,所以,通过研究力的交互可以了解人脑要控制运动的哪些方面。生物力学可以提供测到运动信号的研究手段,为我们下一步的研究提供依据。下一个是工程学,提供了大量有用的数学手段和工程手段来研究生物是怎么运动的。举一个简单的例子来说明一下吧,被动动力机器人没有控制器,不发出主动的控制信号,只是被做得和人体的比例非常像,我们把这种机器人放在很缓的斜坡上,然后松手,机器人就能做出像人一样的行走动作。我们通过机器人进行反推,就可以帮助我们了解人的运动控制,以及如果没有神经控制的话人将会如何运动。

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用神经信号来控制一个机器,可能吗?其实,对工程师来说,问题非常简单:首先解码那些神经信号,弄清楚神经信号的意义;再把神经信号翻译成机器了解的信号,以控制机器的运动。这是科幻电影经常出现的桥段,但其实已经不是科幻了。

现在,已经有科学家能让猴子控制机械臂喂自己吃东西,而猴子自己一动不动,这是怎么实现的呢?因为猴子大脑的运动中枢被植入了运动电极,电极实时采集了运动信号,然后把信号翻译出来,之后猴子只要动动脑子,就能够控制假肢,坐享其成。曾经有一个重度瘫痪的病人已经被植入了电极,我们用这种方法让他恢复了一定的运动能力。

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了解了人体运动控制的基本原理,就可以把这些应用到帮助病人康复中去。比如帮助那些运动障碍病、中风、小儿麻痹症、帕金森等病的患者。现在,Lokomat康复系统可以把病人像吊在空中一样,通过电脑带动他们在空中走。这样既提供了保护,又让重度瘫痪的病人恢复了运动能力。康复医学的另外一个方面是我们可以通过研究病人的行为,来了解一些运动控制的基本机理。怎么做到这一点呢?比如说,病人的某个脑区有损伤,就会相应地表现出某种运动障碍,通过总结和观察就能找出是哪个脑区控制运动的哪个方面。

实验室里有项研究是用神经信号来控制机器假肢。什么样的神经信号呢?我们知道肌肉收缩的时候会产生电信号,如果在皮肤表面采集这些电信号,就可以结合电脑来分析这个人的运动意图。之后再用这样的信号来驱动带动力的假肢。假设我们能做到这一点,给截肢病人安装上动力假肢的话,当他想“我要迈腿”,电脑采集到那些残留的肌肉电信号,就能分析出他要迈腿,然后帮忙控制他的机器假肢的动作。这并不科幻,国外已经做出来了,我们也在努力做下肢康复方面的东西。我相信不久的将来能够做到这一点。我们知道,中风病人因为平衡能力低下,所以行走困难。传统的方法是搀扶着病人走,这样费时费力。有人就因此研究出用机器人治疗,用电脑控制的那些机器设备给病人一定的保护,来引导他进行运动康复。但是,这些设备比较昂贵,另外,经过十多年的跟踪研究发现,和传统的疗效相比,这种方法的疗效一般,没有显著差异。

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我们了解到,中风病人一侧身体“控制失灵”,另外一侧却基本没有问题。然而,随着病情的发展,他会越来越喜欢用好的一侧,忽视坏的一侧,这就会导致病情的恶化。目前,比较成熟的治疗方法是把健康的那一侧绑起来,迫使病人用坏的那一侧,这叫强制性诱导运动疗法。这种治疗方法是有效的,会引起脑区的一些变化。目前这种治疗方法只能用于上肢,要想束缚病人的下肢的话,他无法站立和控制平衡。

我们知道,现在的体感游戏比较流行,比如微软的Xbox Kinet、索尼的PS move、任天堂的Wii……等体感游戏能够实时地测到人的运动信号,让病人玩游戏,就能同时锻炼他平衡的能力。另外,它们也很便宜。当然,让病人玩游戏前,还必须改变一些运动信号。这项工作的目标是促进病人用坏的一侧,我们先测量了病人两只腿的控制力和对地面的压力,然后对游戏机的参数进行一些改变。比如,让一个人通过改变重心来玩滑雪游戏,我们用电脑截取、改变运动信号。在病人玩的过程中,我可以改变坏的那只腿的控制力,这样不知不觉中就可以促使病人用坏的那侧身体。康复叫rehabilitation,那么,通过玩游戏来康复,我们就叫它wii-habilitation。

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在美国,不仅给中风病人玩游戏,也给高位截瘫的病人玩过。他们的生活非常痛苦,只有头能动,到病情的后期,病人往往会失去治疗的信心,连头都不想动了,颈部肌肉都会变得僵硬。

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先给高位截瘫的病人戴一个帽子,上面有一个发红外光的点,可以实时测出头部运动。当时那个病人很有意思,他整整玩了一个小时,后来,护士告诉我:“今天他真是太高兴了。”在美国做康复疗程,一小时200 美元,而这项康复手段的硬件改动只要花35 美元。我是研究基础科学的,做这些事对我的学术研究没有什么帮助。但有时候做一点小事就能够给人带来快乐,还是非常令人开心的。

拿游戏给病人玩看起来似乎是件很搞笑的事情。但是,我的同事却将这项工作带到了神经科学年会上。我们设计游戏给小儿麻痹症病人玩,除了锻炼他们的运动能力。同时病人的运动数据会实时地传到电脑里,这些数据可以用来判断小儿麻痹的程度,现在,这项工作仍在进行。用神经信号翻译出人的意识,这是神经系统的输出,而感知就是人神经系统的输入。我们要了解感知,要了解感知信息是如何编码的(控制是解码,感知是编码)。如果输入输出的问题都被解决了,想象一下,你坐着不动,就可以在虚拟的世界里遨游的景象。

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通过上述的这些工作,了解人的感知控制是怎么回事,并希望能帮助有障碍的病人摆脱束缚,重拾健康。此外神经信号也能控制一个外设,比如,外骨骼。穿上机器外衣,你运动,机器也跟着动,机器会给你更大的力量,跋山涉水也不觉得累。“钢铁侠”就是这样的,《蜘蛛侠》里的科学怪人也是如此。让我震撼的是《机械公敌》里的机械人,他们的自主性和动作力相当强,现有技术还差得很远。

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而实际应用于中风偏瘫病患恢复中,是同一原理。在辅助病患锻炼恢复过程中,增加病患的条件反射练习,让病患有意识的自我练习。而在恢复过程中首先要保持健康快乐的心理状态,给予病患正面的信心。良好的心理不但可以刺激恢复大脑对神经元的控制,也可以增加病患的心理暗示作用。同时,作为病患的家属也同样要保有乐观的心理状态,因为中风偏瘫没什么大不了的;只是在病患的恢复过程中,病患需要做成千上万次同样的动作,作为病患家属没有耐心信心是不行的。你想,那些奥运冠军不也是日复一日这样做的吗?

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