机器人外骨骼作为运动辅助系统在癌症康复中的应用
2025-10-30 来源:本站 点击次数:60
机器人外骨骼作为运动辅助系统在癌症康复中的应用
癌症已成为全球重大健康负担，2020年全球新发癌症病例高达1930万，死亡人数约990万。尽管治疗水平不断提高，大量患者术后或放化疗后仍面临肌肉萎缩、神经损伤、极度疲劳、抑郁焦虑等多系统功能障碍，严重影响生活质量（图 1）。现有的康复手段如物理治疗、运动训练、心理干预，虽然能部分改善体能与情绪，但依从性低（难以坚持）、运动风险高、康复资源不均，使康复成效受限。
在此背景下，一种可穿戴的动力机器人外骨骼（Robotic Exoskeleton），正成为癌症康复中极具前景的运动辅助技术，实现更安全，更个性化的康复训练 (图1)。近日，由宁德师范学院附属宁德市医院、福建医科大学宁德临床医学院神经外科、宁德师范学院医学院福建省毒物与药物毒理重点实验室、华中科技大学同济医学院等多所国内外科研医疗机构联合组成的研究团队，在开源期刊 《Research》 上正式发表综述论文《Applications of Robotic Exoskeletons as Motion Assistive Systems in Cancer Rehabilitation》。该文系统阐述了机器人外骨骼作为癌症康复创新的技术原理、治疗潜力和未来发展方向。
癌症康复方法概述
1.1 癌症康复中的机器人外骨骼
许多癌症患者在治疗后仍面临肌肉减少症和活动能力问题等功能障碍，这就需要在不同的护理环境中进行个性化、多学科的康复（图1，表1）。
1.2 当前运动疗法在癌症康复中的应用
癌症相关疼痛（CRP）是常见且严重的症状。阿片类和辅助药物虽是一线治疗，但副作用大。运动疗法的核心是采用整体、以患者为中心的方法，解决身体、心理和功能方面的损伤。运动能让骨头受到适当的机械刺激，激活成骨细胞的活动；同时，它还能改善血液循环和氧气供应，从而促进骨骼的新陈代谢和健康。抗阻运动和高冲击运动在促进骨形成和减轻骨丢失方面尤为有效（图1）。初步证据提示运动可减轻CRP，但研究结果存在异质性。
1.3 机器人外骨骼在癌症康复中的优势
机器人外骨骼结合传感器、智能控制与生物力学设计，能够改善步态、姿势和循环系统功能。研究表明，它能减轻放化疗相关副作用（如神经病变、耐力下降），并支持神经肌肉恢复，降低跌倒风险。患者在外骨骼训练中不仅运动能力提升，还获得了疼痛缓解和心理信心的改善。
2.癌症康复领域的进展与挑战
2.1 循证癌症康复概述
大量研究证实，运动康复可改善体能、心理状态和生活质量，同时减轻疲劳、焦虑和失眠。然而，现实中仍受限于转诊率低（医生或患者很少真正被推荐或转介去做运动康复）、依从性不足（难以坚持）、资源分布不均（不同地区的康复资源差异巨大）。为此，相关指南与多模式策略（如PERCS分诊、机器人外骨骼）或许可以改善康复服务的可及性，减少对药物治疗的依赖，并进一步优化患者的功能预后。
2.1.1 基于个性化锻炼的策略
个性化干预，如基于操作性条件反射的行为分级活动（BGA）和认知疗法，能显著提高依从性并改善功能。运动处方需结合治疗方案与个体差异，才能发挥最佳效果。
基于个性化锻炼的策略还包括根据癌症类型及治疗相关功能损伤特点定制方案，比如乳腺癌患者术后常出现肩部 / 上肢功能障碍，采用上肢主动辅助型外骨骼，通过模拟自然手臂运动，恢复肩关节灵活性与手部力量，结合渐进式肩部强化训练，缓解术后疼痛；肺癌患者放疗 / 化疗后易出现呼吸肌萎缩，采用被动辅助型上肢外骨骼辅助呼吸肌训练，同时结合低强度下肢训练提升心肺耐力，改善 6 分钟步行距离（平均提升100-150 米）；骨转移患者骨骼脆弱易骨折，采用低强度主动辅助外骨骼，精准调整支撑力度与运动范围，避免负重过度，同时通过低冲击训练促进骨代谢，延缓骨流失，降低骨折风险（配合注射型复合水凝胶可增强骨再生效果）。
2.1.2 多模态综合康复方法
多模态康复包括锻炼、肌肉刺激、认知行为疗法、瑜伽、针灸、经皮电神经刺激等（图2），可改善癌症患者的疲劳、焦虑、疼痛与社会功能障碍。乳腺癌、头颈癌等患者均从跨学科支持中受益。远程医疗与营养干预进一步拓展了康复的可及性，使更多人能够方便地获得持续的康复支持。
2.1.3 远程癌症康复中的新兴技术
远程医疗结合机器人外骨骼、虚拟训练、移动应用，使患者能在家中安全康复（图2）。它突破了地理限制，尤其适合老年与行动不便患者。AI与可穿戴传感器的加入，使康复更具个性化与实时反馈。
2.2 机器人外骨骼的技术基础
2.2.1 类型与进展
康复用外骨骼分为主动型与被动型（图2）。主动型可通过传感器与驱动器提供动力，精准支持步态训练，适用于下肢无力或瘫痪的患者；被动型则提供稳定支撑，更适合康复早期或轻度功能障碍的患者。两种类型的外骨骼都依托动态控制和运动学建模运行，将机械框架与电驱动或气动系统相结合。随着AI与柔性材料发展，患者可以根据自身需求调整助力和动作，并且设备便携又舒适。
2.2.2 应用场景
外骨骼在步态恢复、心肺训练、肌肉耐力增强中作用显著。研究表明，它能减轻癌症相关疲劳（CRF）、改善免疫功能和代谢水平。例如，美国国家癌症中心的10周康复计划显著提升了患者的身体与情感功能。
2.3 运动康复的机制
2.3.1 免疫、炎症与代谢调节
运动能减少炎症、增强抗炎反应；外骨骼训练则能让这些好处更显著。（图2）。此外，运动还能改善代谢功能，缓解因治疗相关的代谢紊乱。
2.3.2 心理社会与生理益处
运动能改善体能、情绪和自我效能感，对疲劳、焦虑和抑郁均有积极作用。系统化康复计划能促进持久行为改变，使患者在癌症后仍维持健康、积极的生活方式。
3.癌症康复中的机器人外骨骼
3.1 功能恢复中的作用
外骨骼可促进步态、关节灵活性、上肢功能恢复（图3）。在乳腺癌、结直肠癌及肺癌患者中，外骨骼训练显著提高了患者的活动能力和自信心。
3.2 随机对照试验与多学科方法
研究表明，外骨骼康复在步态、心肺耐力、心理健康方面优于传统康复（图3）。未来需通过多中心试验验证其在不同癌症类型中的适用性。
3.3 数据收集与评估
评估指标包括6分钟步行试验、疲劳评分和健康相关生活质量问卷等。初步研究显示，外骨骼康复能有效缓解癌因性疲乏并改善功能（图3）。
4.1 外骨骼增强身体恢复
结合有氧与抗阻训练，外骨骼能显著改善骨密度、肌肉力量和健康相关生活质量。
4.2 提升舒适度与信心
实时反馈增强患者康复信心，减少运动恐惧（图4）。心理支持与运动结合能有效减轻焦虑和抑郁。
4.3 安全性与依从性
外骨骼可为骨转移患者提供精准支撑，降低骨折风险（图4）。智能反馈提高患者依从性和参与度。
4.4 多模式协同效应
营养、心理和运动干预结合，能显著改善康复结局。外骨骼作为支撑工具，与传统康复联合使用，展现出长期疗效（图4）。
5.转化挑战与创新路径
5.1 经济挑战与未来方向
外骨骼成本高昂，政策支持与医保覆盖是推广的关键（图5）。
5.2 个性化与精准医疗
未来外骨骼将与AI、基因组学、实时传感器结合，实现精准、个性化康复路径（图5）。
5.3 多学科协作康复服务
康复计划需整合物理治疗师、营养师、心理学家与工程师，形成协同机制，尤其在老年患者中意义重大。
5.4 新技术整合
远程医疗、AI与VR的结合，将带来低成本、高效率、可居家实施的康复新模式。
原文链接，作者及单位介绍
本文作者以及涉及机构较多，可通过原文查阅：
https://doi.org/10.34133/research.0855
关于维拓启创
维拓启创（北京）信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。公司与国内外多所大学、研究机构、企业长期保持合作关系，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，为用户提供有竞争力的方案和服务，协助用户的科研工作，持续提升使用体验。
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癌症已成为全球重大健康负担，2020年全球新发癌症病例高达1930万，死亡人数约990万。尽管治疗水平不断提高，大量患者术后或放化疗后仍面临肌肉萎缩、神经损伤、极度疲劳、抑郁焦虑等多系统功能障碍，严重影响生活质量（图 1）。现有的康复手段如物理治疗、运动训练、心理干预，虽然能部分改善体能与情绪，但依从性低（难以坚持）、运动风险高、康复资源不均，使康复成效受限。
在此背景下，一种可穿戴的动力机器人外骨骼（Robotic Exoskeleton），正成为癌症康复中极具前景的运动辅助技术，实现更安全，更个性化的康复训练 (图1)。近日，由宁德师范学院附属宁德市医院、福建医科大学宁德临床医学院神经外科、宁德师范学院医学院福建省毒物与药物毒理重点实验室、华中科技大学同济医学院等多所国内外科研医疗机构联合组成的研究团队，在开源期刊 《Research》 上正式发表综述论文《Applications of Robotic Exoskeletons as Motion Assistive Systems in Cancer Rehabilitation》。该文系统阐述了机器人外骨骼作为癌症康复创新的技术原理、治疗潜力和未来发展方向。
文章信息
癌症康复方法概述
许多癌症患者在治疗后仍面临肌肉减少症和活动能力问题等功能障碍，这就需要在不同的护理环境中进行个性化、多学科的康复（图1，表1）。
表1. 现有癌症康复方法比较
图1. 癌症康复中机器人外骨骼概述。（A）当前癌症治疗现状；（B）癌症康复需求推动设备发展；（C）癌症康复中的运动疗法；（D）机器人外骨骼在癌症康复中的优势；（E）外骨骼的多维度作用
1.2 当前运动疗法在癌症康复中的应用
癌症相关疼痛（CRP）是常见且严重的症状。阿片类和辅助药物虽是一线治疗，但副作用大。运动疗法的核心是采用整体、以患者为中心的方法，解决身体、心理和功能方面的损伤。运动能让骨头受到适当的机械刺激，激活成骨细胞的活动；同时，它还能改善血液循环和氧气供应，从而促进骨骼的新陈代谢和健康。抗阻运动和高冲击运动在促进骨形成和减轻骨丢失方面尤为有效（图1）。初步证据提示运动可减轻CRP，但研究结果存在异质性。
1.3 机器人外骨骼在癌症康复中的优势
机器人外骨骼结合传感器、智能控制与生物力学设计，能够改善步态、姿势和循环系统功能。研究表明，它能减轻放化疗相关副作用（如神经病变、耐力下降），并支持神经肌肉恢复，降低跌倒风险。患者在外骨骼训练中不仅运动能力提升，还获得了疼痛缓解和心理信心的改善。
2.癌症康复领域的进展与挑战
2.1 循证癌症康复概述
大量研究证实，运动康复可改善体能、心理状态和生活质量，同时减轻疲劳、焦虑和失眠。然而，现实中仍受限于转诊率低（医生或患者很少真正被推荐或转介去做运动康复）、依从性不足（难以坚持）、资源分布不均（不同地区的康复资源差异巨大）。为此，相关指南与多模式策略（如PERCS分诊、机器人外骨骼）或许可以改善康复服务的可及性，减少对药物治疗的依赖，并进一步优化患者的功能预后。
2.1.1 基于个性化锻炼的策略
个性化干预，如基于操作性条件反射的行为分级活动（BGA）和认知疗法，能显著提高依从性并改善功能。运动处方需结合治疗方案与个体差异，才能发挥最佳效果。
基于个性化锻炼的策略还包括根据癌症类型及治疗相关功能损伤特点定制方案，比如乳腺癌患者术后常出现肩部 / 上肢功能障碍，采用上肢主动辅助型外骨骼，通过模拟自然手臂运动，恢复肩关节灵活性与手部力量，结合渐进式肩部强化训练，缓解术后疼痛；肺癌患者放疗 / 化疗后易出现呼吸肌萎缩，采用被动辅助型上肢外骨骼辅助呼吸肌训练，同时结合低强度下肢训练提升心肺耐力，改善 6 分钟步行距离（平均提升100-150 米）；骨转移患者骨骼脆弱易骨折，采用低强度主动辅助外骨骼，精准调整支撑力度与运动范围，避免负重过度，同时通过低冲击训练促进骨代谢，延缓骨流失，降低骨折风险（配合注射型复合水凝胶可增强骨再生效果）。
2.1.2 多模态综合康复方法
多模态康复包括锻炼、肌肉刺激、认知行为疗法、瑜伽、针灸、经皮电神经刺激等（图2），可改善癌症患者的疲劳、焦虑、疼痛与社会功能障碍。乳腺癌、头颈癌等患者均从跨学科支持中受益。远程医疗与营养干预进一步拓展了康复的可及性，使更多人能够方便地获得持续的康复支持。
2.1.3 远程癌症康复中的新兴技术
远程医疗结合机器人外骨骼、虚拟训练、移动应用，使患者能在家中安全康复（图2）。它突破了地理限制，尤其适合老年与行动不便患者。AI与可穿戴传感器的加入，使康复更具个性化与实时反馈。
图2. 癌症康复中的机器人外骨骼技术（A）癌症康复研究进展结果（B）癌症康复中的运动应用（C）机器人外骨骼的技术原理（D）癌症运动康复的理论基础（E）康复中的行为改变理论
2.2.1 类型与进展
康复用外骨骼分为主动型与被动型（图2）。主动型可通过传感器与驱动器提供动力，精准支持步态训练，适用于下肢无力或瘫痪的患者；被动型则提供稳定支撑，更适合康复早期或轻度功能障碍的患者。两种类型的外骨骼都依托动态控制和运动学建模运行，将机械框架与电驱动或气动系统相结合。随着AI与柔性材料发展，患者可以根据自身需求调整助力和动作，并且设备便携又舒适。
2.2.2 应用场景
外骨骼在步态恢复、心肺训练、肌肉耐力增强中作用显著。研究表明，它能减轻癌症相关疲劳（CRF）、改善免疫功能和代谢水平。例如，美国国家癌症中心的10周康复计划显著提升了患者的身体与情感功能。
2.3 运动康复的机制
2.3.1 免疫、炎症与代谢调节
运动能减少炎症、增强抗炎反应；外骨骼训练则能让这些好处更显著。（图2）。此外，运动还能改善代谢功能，缓解因治疗相关的代谢紊乱。
2.3.2 心理社会与生理益处
运动能改善体能、情绪和自我效能感，对疲劳、焦虑和抑郁均有积极作用。系统化康复计划能促进持久行为改变，使患者在癌症后仍维持健康、积极的生活方式。
3.癌症康复中的机器人外骨骼
3.1 功能恢复中的作用
外骨骼可促进步态、关节灵活性、上肢功能恢复（图3）。在乳腺癌、结直肠癌及肺癌患者中，外骨骼训练显著提高了患者的活动能力和自信心。
3.2 随机对照试验与多学科方法
研究表明，外骨骼康复在步态、心肺耐力、心理健康方面优于传统康复（图3）。未来需通过多中心试验验证其在不同癌症类型中的适用性。
3.3 数据收集与评估
评估指标包括6分钟步行试验、疲劳评分和健康相关生活质量问卷等。初步研究显示，外骨骼康复能有效缓解癌因性疲乏并改善功能（图3）。
图3. 肿瘤康复中的机器人外骨骼。（A）促进运动恢复（B）依从性与安全性（C）实验设计（D）数据收集（E）数据分析
4.癌症康复中的多模式干预 4.1 外骨骼增强身体恢复
结合有氧与抗阻训练，外骨骼能显著改善骨密度、肌肉力量和健康相关生活质量。
4.2 提升舒适度与信心
实时反馈增强患者康复信心，减少运动恐惧（图4）。心理支持与运动结合能有效减轻焦虑和抑郁。
4.3 安全性与依从性
外骨骼可为骨转移患者提供精准支撑，降低骨折风险（图4）。智能反馈提高患者依从性和参与度。
4.4 多模式协同效应
营养、心理和运动干预结合，能显著改善康复结局。外骨骼作为支撑工具，与传统康复联合使用，展现出长期疗效（图4）。
图4. 本图展示了一个旨在提升使用外骨骼机器人的患者的表现、安全性和依从性的多模式干预框架。外骨骼机器人整合了诸如改善身体表现（心肺功能、肌肉力量、骨密度、抗阻训练和有氧运动）、维生素D和钙的作用、患者在康复期间的依从性和信心、心理支持以及特殊干预（活动范围、强化骨骼、家庭锻炼和传统疗法），这些要素，以优化患者的治疗效果。
5.转化挑战与创新路径
5.1 经济挑战与未来方向
外骨骼成本高昂，政策支持与医保覆盖是推广的关键（图5）。
5.2 个性化与精准医疗
未来外骨骼将与AI、基因组学、实时传感器结合，实现精准、个性化康复路径（图5）。
5.3 多学科协作康复服务
康复计划需整合物理治疗师、营养师、心理学家与工程师，形成协同机制，尤其在老年患者中意义重大。
5.4 新技术整合
远程医疗、AI与VR的结合，将带来低成本、高效率、可居家实施的康复新模式。
图5. 本图总结了外骨骼机器人面临的主要挑战及未来发展方向。当前障碍主要包括设备成本高、功能优化不足及人群覆盖有限，尤其是在儿童、肥胖患者和老年人群中的应用受限。人工智能（AI）、虚拟现实（VR）、远程医疗及个性化系统等新兴技术是应对上述问题的重要途径。此外，本图还探讨了外骨骼在不同患者群体中的应用潜力，并强调提高设备耐用性、减轻整体重量及改善医疗服务可及性的重要性。未来发展应着重于推动多学科整合、实现智能化应用，并加强医疗保险与政策层面的支持
原文链接，作者及单位介绍
本文作者以及涉及机构较多，可通过原文查阅：
https://doi.org/10.34133/research.0855
关于维拓启创
维拓启创（北京）信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。公司与国内外多所大学、研究机构、企业长期保持合作关系，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，为用户提供有竞争力的方案和服务，协助用户的科研工作，持续提升使用体验。
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