在第一个片段中，男孩走路时似乎拖着脚，而且他的膝盖，特别是左膝，在整个步伐中都保持弯曲。
在第二个片段中，他的膝盖仍然向内弯曲。但是他的腿——现在穿着机器人外骨骼——在移动时摆动幅度更大，他的脚抬离地面，他的膝盖随着他的步伐弯曲和伸展。
这个男孩是七名患有脑瘫的儿童之一，他们被配备了外骨骼，希望这种机器人设备能够改善他们弯腰的姿势，让他们更容易迈出简单的步伐。随着时间的推移，这些步伐会变得越来越困难；50%的脑瘫患者在成年后停止行走。
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在一项研究中，该研究于周三发表在《科学转化医学》杂志上，研究人员报告说，外骨骼帮助大多数参与者在行走时伸直腿，减轻了导致被称为“蹲伏步态”的弯腰障碍的永久性膝盖弯曲。研究人员还发现，虽然外骨骼在需要时提供了支持，但参与者仍然可以控制自己的步伐。
美国国立卫生研究院儿科外骨骼的测试，该外骨骼旨在为患有脑瘫的儿童提供行走辅助。图片来源：美国国立卫生研究院临床中心康复医学部功能与应用生物力学科
美国国立卫生研究院的生物医学工程师、该论文的作者之一托马斯·布莱亚表示，这项研究初步尝试表明，应进一步探索外骨骼技术，将其作为帮助脑瘫儿童保持活动能力的工具。现在，研究人员希望确定长期使用外骨骼（包括在研究环境之外）是否可以缓解蹲伏步态，即使在不穿戴外骨骼时也是如此。希望这种广泛的训练能够使脑瘫患者能够自己行走更长时间。
“我们希望将我们在外骨骼中看到的行走模式转移到不使用外骨骼的行走，”布莱亚说。“如果我们能够在年轻时纠正或治疗这种蹲伏步态，那么在他们的一生中，我们或许能够提高他们的活动能力。”
脑瘫是一种神经系统疾病，会导致运动和协调问题。患有蹲伏步态的儿童通常可以自己行走，适应以弯腰的姿势迈步。通常采用治疗、手术或注射来放松膝盖屈肌进行治疗。但是，随着人们年龄的增长和身体的变大，行走会变得更加困难。
这项新研究距离证明外骨骼是一种有效的临床解决方案还有很长的路要走，而且还有许多悬而未决的问题。
在这项研究中，研究人员只招募了仍然能够独立行走良好的儿童。他们希望调查外骨骼是否可以帮助那些已经失去更多活动能力的儿童，以及患有其他导致活动问题的儿童，例如脊柱裂或肌营养不良症。
加州大学洛杉矶分校神经康复和研究项目主任布鲁斯·多布金博士（未参与这项研究）说：“它可能对其中一些孩子有用，但更严重的孩子可能不会受益。”
此外，还担心外骨骼可能无法随着儿童年龄的增长而帮助保持活动能力。多布金说，一些手术和药物的情况也是如此。在这些情况下，干预可能不值得付出努力或成本，部分原因是儿童具有“惊人的代偿能力”，并且在他们仍然可以行走时会带着步态问题行走。
不过，这些都是一项更长期、更大规模的研究可以帮助回答的问题。在这项研究中，七名参与者中有六名在蹲伏步态和膝盖伸展方面有所改善，他们在迈步时膝盖角度平均增加了约 13 度。孩子们在训练课程中也看到了进步，布莱亚说这表明通过额外使用外骨骼可能会取得进一步的进展。
研究人员希望他们能够改进外骨骼，以便可以在实验室外佩戴。这可以提供足够的训练，即使在不佩戴设备的情况下也能延长益处。
这项研究是将外骨骼技术引入儿童和青少年的首次尝试之一。到目前为止，外骨骼试验主要旨在恢复中风或脊髓损伤后瘫痪的成年人的运动能力，包括在 2014 年世界杯开幕式上踢足球的穿外骨骼男子。
在这些情况下，患者需要外骨骼来恢复失去的运动能力。但在新研究中，外骨骼被用来帮助仍然可以行走并且仍然可以控制自己步伐的儿童。重要的是，研究人员发现参与者在佩戴该设备时保持了肌肉活动。
“这表明这些参与者正在与外骨骼一起工作，而不是将膝盖伸展卸载到机器人上，”布莱亚说。