卒中可引起明显的躯体残损和功能残疾。步态是卒中患者最受影响的活动之一。任务导向性的重复训练可改善偏瘫患者的力量和运动协调性。
平板步态训练广泛用于卒中康复，有时需治疗师徒手辅助，但徒手辅助时双腿协调性和同步性差，治疗师容易疲乏，影响治疗效果。与传统康复相比，机器人康复可实现控制良好的重复及密集训练，减轻临床工作者的负担。
来自西班牙研究委员会 Cajal 研究所的 Magdo Bortole 等在 Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 杂志 2015 年 12 期上介绍了一种新的用于卒中康复步态训练的机器外骨骼，称为 H2。
H2 的设计原理不同于平板设备，可使患者在真实环境中进行平地步行训练。有 6 个驱动关节，即双侧髋、膝、踝（图 1）。目前尚无其他的外骨骼有踝关节的驱动。对于卒中患者，踝关节驱动对于纠正足下垂十分重要。
图 1 H2 机器外骨骼。6 个关节由与 Harmonica Drive 齿轮箱结合的无刷直流电机（brushless DC motors）提供动力。所有感觉信息均来自于放置于外骨骼上的传感器，包括 6 个电位计、18 个霍尔效应传感器、24 个变形测量仪及 4 个脚踏开关。可充电的锂电池为外骨骼提供动力。
H2 适用于身高 1.5m 至 1.95m，体重小于 100 kg 的卒中患者或双下肢截瘫的脊髓损伤患者。包含电池系统在内整体重量为 12 kg，通过机械支架支撑自身重量，使用时下肢并不会感到任何额外的重量。
外骨骼常用的驱动力包括电、空气、液压、系统弹性驱动。H2 的驱动设计与选择是基于正常速度步行时正常步态中每个关节的力矩和功率的平均值。通过对各种驱动进行评估后，H2 选择电作为驱动。
3 例卒中后左侧偏瘫的男性患者使用 H2 进行了 4 周的步态训练（图 2），并对其功能性、安全性、实用性进行了评估。在 H2「需要时辅助」的模式引导下，患者按照预先设定的步行速度在 50m 的圆或 120m 的直道上进行平地步行训练。穿戴外骨骼后，患者被告知尽可能多的步行，期间可间断休息。步行开始和停止的过程通过两个安置于机器上的手按钮进行控制。
训练过程由资深的物理治疗师全程跟踪。连续步行时允许患者按照舒适程度更改步行速度（1 到 10 级，1 级为最慢，10 级为最快）。物理治疗师根据患者的反馈在智能手机界面调整步行速度（图 3）。训练过程中另有 2 人跟随患者以保证安全。4 周的时间内患者共接受 12 次训练。3 名患者均为慢性卒中患者，试验期间均未接受其他额外的步态训练或物理治疗。
图 2 卒中患者使用 H2 外骨骼进行步行训练
图 3 H2 的整体控制结构。所有腿部的传感器与 H2 的 6 个关节相连，并通过实时网络与 H2-ARM 通信。通过 Wi-Fi 连接记录外骨骼产生的运动学与动力学数据。蓝牙可将外骨骼与使用者手机界面相连。
训练前及训练后 2 周内进行标准评定，包括 Berg 平衡量表，Barthel 指数，功能步态指数，Fugl-Meyer 下肢运动评定，计时起立-行走测试及 6 分钟步行测试（表 1）。
H2 穿戴时间短于 10 分钟，脱下仅需 2 分钟。训练过程中未发现不良反应，如皮肤发红、压疮、疼痛或不适。已充满的电池可以支持 9 次 40 分钟的训练。单次充电可完成持续 4 小时的步行。电池的更换也十分简单。
参与研究的患者对于穿戴 H2 进行训练均十分兴奋。患者根据 Likert 量表对设备使用性的评分为 7.2 分（0 分代表非常难使用，10 分代表非常容易使用）。积极的评价包括：设备轻便、穿戴训练简单、设备可以帮助屈膝、在设备帮助下进行平地步行比使用徒手辅助进行平板步行感觉好多了、希望我卒中后住院进行康复时能使用这个设备。来自患者的不良反馈主要是：第一次使用时感觉很怪异，花了不少时间适应，因为以前从未使用过类似的机器人装置。
总体而言，H2 安全、使用简单、耐受良好，无不良反应。平地步行训练可提高患者主动参与，具有挑战性，可激发患者兴趣， 为患者步态障碍的康复提供了新方法，可帮助恢复，改善功能及生活质量，前景广阔。
