摘要:个人端代偿的实现,将是外骨骼机器人真正的春天

康复需求爆发在即,程天科技外骨骼机器人如何让患者走起来?| 爱分析访谈-ifenxi

康复学科的起源,可以追溯到二战后,当时大量的伤员需要康复治疗,康复学科随即兴起。

而国内从1980-1990年间开始引入康复相关技术,康复行业却一直不温不火。当时患者的普遍诉求是活下来,受限于医疗条件和生活水平,对于康复治疗以及康复治疗能够带来的生活质量提升,似乎不抱奢望。

如今,人口老年化显现,康复需求提升,同时生活水平的提升也能支撑康复治疗的开展。程天科技研发的外骨骼机器人,为截瘫和偏瘫患者的康复治疗提供了一种先进、科学的手段。

外骨骼机器人助力康复训练

在外骨骼机器人介入之前,截瘫和偏瘫患者的康复训练依赖于康复治疗师的手法,患者的康复动作多由康复治疗师引领、协助完成,属于被动式训练,对于患者的神经康复帮助并不理想,且步态、力度等难以保持标准化。

康复需求爆发在即,程天科技外骨骼机器人如何让患者走起来?| 爱分析访谈-ifenxi

程天科技推出的悠行外骨骼机器人可以通过患者意图检测、标准自然步态输出等辅助康复治疗师对患者进行更有效、更有针对性的康复训练。当前,悠行外骨骼机器人正在申请CFDA认证,通过后将开始面向医院康复科推广。

未来,外骨骼机器人更大市场的爆发点是个人端机器人代偿,即帮助失去自主行走能力的患者走起来。但前提是解决本质安全(设备在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的特性,叫做本质安全)问题,保持机器人的完全平衡,不会出现摔倒的情形,这也是程天科技和整个外骨骼机器人行业的发展方向。

当前,个人端的代偿外骨骼机器人已初步具备辅助行走的功能,即帮助老迈、弱能的用户增力,通过智能化的意图检测和步态输出辅助行走。

此外,程天科技悠扶机器人则为老人和患者提供助行代步两种行动模式,替代的是解决传统的轮椅电动车助工具无法解决行动不便人群如何自主完成床到轮椅、到卫生间转移的问题,进而可以实现自主解决大小便的问题。该机器人可实现在家庭和公共场合的移动、照明、一键呼救等功能。

相比于功能要求复杂的悠行外骨骼机器人,悠扶机器人是可以快速推向C端市场的产品。

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外骨骼机器人需多技术融合,重视技术积累

从技术角度来看,外骨骼机器人集机器人学、人工智能(步态、意图检测、平衡算法等)、生物医学工程于一身,是典型的新兴交叉领域,对团队的技术要求很高。

程天科技团队有多年机器人项目研究积累,创始人王天也是出自医生世家,位于哈尔滨的技术服务团队除了支持程天科技各个产品项目的研发,也会承接外部委托开发类的机器人相关项目,不断锤炼新的技术,提升开发能力反哺公司项目开发。

市场爆发可期,渠道占优

程天科技创始人兼CEO王天提到,按照中国三级医院(将近2000家)都开设康复科,并且每个康复科平均采购两台单价50万的外骨骼机器人,则外骨骼机器人的市场容量至少100亿。

如果能够解决个人端代偿存在的本质安全问题,外骨骼机器人将迎来真正的市场爆发。

在个人端市场兴起之前,医院康复科和康复医院开展的康复训练依然是外骨骼机器人的绝佳落地场景。程天科技和多家医疗机构、医科院校合作,深入对医疗应用进行研究,同时结合战略投资人纳通医疗(骨科器械供应商,年产值上百亿)的优势渠道资源,程天科技在机构端市场渠道方面和对医疗器械产品开发方面有得天独厚的优势。

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近期,爱分析对程天科技创始人兼CEO王天进行了访谈,现将部分内容分享如下。

康复需求提升,外骨骼机器人兴起

爱分析:国内康复行业的现状如何?

王天:因为以前医疗的标准是活下来,对于生活质量怎么样,或者康复得怎么样无暇顾及,但是康复的结果对于患者的生活质量影响重大。

但现在从医保控费的角度、以及国民生活水平提高的角度来看,都追求治疗之后的生活质量,所以康复的需求在逐渐提升。

爱分析:康复行业面临的问题有哪些?

王天:首先从本科生和研究生阶段来看,国内能培养康复专业的高校不多,导致康复治疗师的供给达不到行业需求。从每10万人拥有的康复治疗师数量来看,欧美是10-12人,中国实际上只有1-1.2,中间还有很大的差距。

其次,康复治疗师的手法很难保证治疗过程中的一致性。康复治疗需要大量重复,让肌肉产生记忆,让神经系统得到挑战,所以一定要有标准手法,但理疗师的手法等很难保持标准化,也会受治疗师自己状态的影响。

爱分析:外骨骼机器人对康复行业的影响具体体现在哪些方面?

王天:外骨骼机器人使原先需要人力的康复治疗,由更为先进的手段完成。

比如,针对偏瘫患者或者截瘫患者的步行训练,没有外骨骼机器人的情况下,需要有人或者辅助器械维持患者的平衡,然后还需要有人将患者的脚移出去。但这不是标准的步态,只是前挪。

外骨骼机器人可以输出标准的自然步态。

再者,偏瘫患者更多需要神经康复,这类患者有很多人肌肉系统是好的,只是脑神经系统遭到了破坏。但脑神经系统是网状的,就算一条通路被破坏,还可以练习从另一条通路绕行,这种新的连接需要在患者有意愿的同时做相应正确的动作。

外骨骼机器人就可以通过意图检测,在患者意愿下帮助患者迈步,实现神经康复。

外骨骼机器人需要多种核心技术的融合

爱分析:程天科技外骨骼机器人的研发和迭代经历了哪些阶段?

王天:最开始是基础性的理论研究,主要是进行步态、身体的适应性、人机交互等功能的验证。到1.0阶段的时候基础功能都能实现,但从工艺的角度和产品化的角度来看,还不够成熟,相当于是实验室的工程样机。

后面是2.0阶段,是定型量产之前的样机,在1.0的基础上针对工艺性和产品化做了升级,基本功能、工艺、成本控制、外观等方面也满足了最终定版的需求,比如意图检测、自然步态的输出、针对不同患者的适应性等功能都有具备。

3.0版本更适合量产,结合医疗器械的相关标准做了优化,App、云端系统等配套也更完善了,实现了数据的实时回传。

除此之外,3.0版本通过用户手环进行身份识别,采集用户的血压、心率等身体体征数据,同时同步用户的病历、训练记录以及下一步训练计划。

医生端配备了医生手表,便于医生掌握用户的病历数据,并设置康复计划。3.0版本的产品化程度更高。

爱分析:外骨骼机器人的核心技术包括哪些?

王天:大方向来说需要三个方面的核心技术。

外骨骼机器人首先是个类人型的机器人,涉及到机构学、动力学、控制方法、材料优化等机器人相关的技术。

同时也需要人工智能,外骨骼机器人不仅仅是一个工具,更是一个服务机器人,因为兼具了服务的属性,会根据患者的病情做相应的参数调整,根据可能受伤的情况或者康复的情况,调整机器人输出的力,并配合患者得到更好的康复治疗。而且,外骨骼机器人需要读懂患者的行动意图。

还需要结合生物医学工程,在设计层面如何更好的保护患者,更好地适合穿戴,以及临床康复治疗方案怎么设计等,都是生物医学工程方面相关的技术。

爱分析:通过什么样的方式进行意图检测?

王天:像国际老牌玩家Cyberdyne更偏向于肌肉电信号,在配合一些重心转移的控制。

我们采用的是物理信号检测,通过整个身体的运动趋势来进行检测,比如关节力矩、重心、以及加速度等这些数据的整合,基于数据融合做判断。

爱分析:两种技术路径各有哪些特点?

王天:肌电信号的缺点在于可用性差一些,因为首先需要贴肌肉电极。但是中国康复市场的情况是,医生们比较注重效率。而且患者本身比较脆弱,长时间的穿戴也会造成患者配合度较差。

而且肌点信号个体差异性比较大,每个患者都需要进行训练和学习来适应,才能使用。

物理信号检测就不存在这些问题,一两分钟就可以开始训练。但是我们的外骨骼机器人对于偏瘫患者的肌肉硬度会有要求,截瘫患者则定级T4(即胸4以下)。

解决本质安全问题的个人端市场是未来爆发点

爱分析:外骨骼机器人到临床应用阶段还存在哪些挑战?

王天:临床应用挑战不是很大,机构版外骨骼机器人现在定位是康复治疗师的智能辅助手段,接下来我们的重点方向是个人端的代偿。

我们认为外骨骼机器人更应该解决的是不太好康复的这一类患者的需求,比如说有些截瘫患者由于脊髓完全损伤,很难康复。目前的解决方案就是外骨骼机器人做代偿,让这些患者穿上外骨骼之后能够走起来。

个人端代偿的外骨骼机器人社会价值和商业价值更高,这也是外骨骼机器人市场未来能够爆发的核心点。

爱分析:个人端代偿产品目前处于什么阶段?

王天:代偿主要是正常人、以及弱能人增力。

从整个行业来看,还没有人能够做到完全代偿,完全代偿需要解决本质安全问题,就是确保不会行走的用户穿上机器人之后能够保证绝对的安全,不摔倒。

其次,软体穿戴也是用户体验的核心,现在可以是刚性的,但是我认为将来代偿会像衣服一样穿在身上。

只有满足了这两点用户体验,才能更好的满足个人端市场的需求,因为这个市场不是价格敏感的,而是追求用户体验。

爱分析:要做到本质安全,主要需要突破哪方面的技术?

王天:更多偏重于机器人技术和控制技术,而且对人因工程的研究也必不可少,外骨骼机器人的要求不仅仅是波士顿动力Atlas机器人。

虽然波士顿动力机器人平衡能力很好,但这只是机器人层面实现了,外骨骼机器人还是考虑人的协同。平衡机器人可以根据平衡要求来优化机器人的身材和动作幅度等,但是外骨骼机器人是穿在人身上的,对于形体和关节活动度是有限制的。

同时人机协同也很重要,不仅仅是机器人自身的平衡,还要保证跟人一起的平衡。所以各方面的挑战都不小。

至少百亿级市场,乐观情况下有望突破千亿

爱分析:如何看待国内康复机器人市场规模?

王天:至少是个百亿级市场。根据政策要求,二级以上的医院都要建康复科,按照每个康复科至少采购两台,单价按50/台测算,就是一个百亿的市场。

外一种简单测算方法是,中国有2000万人需要做康复训练,每天至少需要做两次,如果将来康复能够在社区医院等基层机构完成,每天就会有4000万人次的市场空间。按照单台机器一天能做10个人,需要400万台外骨骼机器人,按这个量级外骨骼机器人可以讲价到5万元一台,那么就是2000亿的市场。

爱分析:医疗器械类企业会进入这个领域吗?

王天:有可能会进来,但是不一定会自己做,比如我们的战略投资方纳通医疗,本身是骨科植入性器械领域的龙头企业。

爱分析:等业内头部公司都拿到CFDA认证之后,外骨骼机器人市场格局将会如何?

王天:硬件市场的整合速度没有互联网行业那么迅速,而且医疗本身是一个相对封闭的市场。先拿到CFDA的企业会培育这个新兴的市场,随后也会陆续有企业拿到注册证,这时候就考验大家的市场能力、对医疗的理解和对产品的设计和技术研发能力,看谁能率先打开个人端需求,引爆市场。