“闭眼，并想象五指张开。”

在郑州大学第五附属医院脑机接口治疗室，16岁的郭晓（化名）微微低头，闭上双眼。在指令发出两秒后，他佩戴着机械臂的左手五指缓缓张开。

这个看似简单的动作，却是现代医学创造的奇迹。9个月前，一次脑出血让这个爱运动的少年左手丧失活动能力。如今，靠着郑州大学电气与信息工程学院刘艳红教授团队研发的脑机接口技术，他正用“意念”重新唤醒沉睡的肢体。

“太神奇了！就像脑子里有个开关，一想就能动。”郭晓开心地展示。一个月前他连一个简单的抓握动作都完不成，现在成功率已超过80%。

电气与信息工程学院刘艳红教授团队

这背后，是刘艳红团队十余年的深耕。团队攻关的“脑—机—电融合调控的神经康复机器人关键技术及应用”项目，成功破解神经康复机器人领域多项难题，斩获2025年河南省科学技术进步奖一等奖。而这，正是一群科研人“把论文写在患者病床前”的执着坚守。

获奖证书

一道难题：当大脑想动，肢体却“不听使唤”

随着人口老龄化加剧，脑卒中、帕金森病等神经系统疾病持续高发，已成为全球首位高致死、高致残疾病。以脑卒中为例，我国每年新增患者220万，每10秒初发或复发1例，幸存者中约75%有不同程度的运动、认知等功能障碍，给家庭和社会带来沉重负担。

健康人每一次抬手、迈步，都是脑、神经、肌肉、肢体的完美协同。而脑卒中患者的神经通路受损，大脑指令无法传递，形成“大脑想动，肢体却不听使唤”的困境。许多患者意识清醒、意愿明确，却因神经通路中断，连抬手、喝水这些简单动作都成了奢望。

传统康复主要靠治疗师手把手带着练，效率低、强度不够，还受限于我国康复医疗资源紧张的现实。

“能不能让机器读懂人类的运动意愿，跟着患者的想法做康复？”这个念头，在刘艳红脑海中扎下了根。

一条新路：脑机电融合，架起“智能神经桥”

脑机接口技术提供了一种变革性的人机交互技术：绕过外周神经和肌肉，直接在大脑与外部设备之间建立通信控制通道。但刘艳红团队很快意识到，单一技术路线走不通——只做脑机接口，能识别意图却带不动肢体；只靠外骨骼或电刺激，虽能带动肢体，但患者主动参与度低，神经重塑效果差。

于是，团队立足机器人感知与智能控制，创新提出脑、机、电深度融合技术路线：“脑”负责识别运动意图，“机”用外骨骼精准柔顺带动肢体，“电”激活神经与肌肉，三者协同，形成从意图到驱动、再到反馈优化的完整闭环。

操作训练中

“整个治疗就像为患者架起一座智能神经桥。”刘艳红打了个比方，“机器人像‘读心师’一样，捕捉解析大脑与肌肉的微弱信号，精准读懂运动意图；随后用电刺激唤醒瘫痪肌肉，配合外骨骼轻柔带动肢体完成动作；同时体感信号又实时反馈给大脑。如此反复训练，让中断的神经通路重新连通，大脑可以重新指挥身体，真正实现由患者自己意图驱动的主动康复、精准康复、高效康复。”

一场攻坚：让机器读懂每一位患者

要让机器辅助康复，首先要让机器“读懂”人体。人体由数百块肌肉和骨骼构成，肌骨动力学特性极其复杂，且患者个体差异极大，肌肉萎缩程度不同，神经损伤部位各异，疲劳耐受阈值千差万别。如何让机器能够精准理解人体状态是智能康复机器人研发的一大难点。

传统建模方法采用单一机理分析，面对人体肌骨系统的高度非线性和个体差异，精度很快遭遇瓶颈。团队摒弃这一思路，创新采用机理数据混合驱动模式，将人体多关节肌肉动力学特性与卷积图神经网络结合，用梯度迭代学习实时补偿肌肉疲劳引起的误差。通过运动与神经多模态异构信息融合、动态权重调整，将关节建模误差精准控制在±0.7°。团队还设计智能算法大幅提升跨患者、跨时间、跨任务意图识别准确率，让机器真正读懂患者的动作意愿。

从微弱的肌电信号，到细微的姿态变化，科研人员用传感器捕捉人体“无声的语言”，用算法解读患者“未说出口的意图”。这一步突破，让机器人从“按程序动”变成“跟着患者意图动”，为个性化精准康复奠定基石。

一份初心：让康复从“被动拖拽”走向“无感交互”

精准读懂人体运动意愿，只是第一步。如何让机械设备摆脱刚性卡顿，实现安全、轻柔、贴合人体的人机协作，是团队攻克的第二道关卡。

传统康复装备人机交互力普遍较大，刚性拖拽感较强，不仅体验感差，肌力薄弱的患者还面临肌肉拉伤、关节损伤的风险。怀揣着“用更安全、更有效、更舒适的康复技术，真正帮到患者”的初心，团队在康复运动精准柔顺控制技术方面展开了攻坚。

外骨骼关节和患者关节很难完美对齐，刚性连接会产生干涉力，针对此问题，团队提出基于扰动观测器的导纳控制与多目标遗传算法结合的技术，实时感知运动意图并动态调整阻力，将人机交互力降至0.227N——“几乎达到‘无感交互’，仅相当于剥开鸡蛋壳用到的力！”刘艳红说。

实验设备

这个数字背后，是团队一整年的反复打磨。一位偏瘫患者试用初代样机时说：“设备看起来很先进，但戴着动起来很别扭。”这句话点醒了团队——交互力从来不只是冰冷的数据，而是决定患者能否坚持训练的关键。那段时间，团队晚上优化算法、迭代结构，白天驻守医院收集反馈，前后迭代十几版样机。

针对传统电刺激参数固定、易致肌肉疲劳的弊端，团队同步研发数据驱动的电刺激精准调控方法。他们全程跟着康复师查房，记录每位患者的体感，反复调整波形与时序，最终研发出意念同步的闭环电刺激技术，既有效激活瘫痪肌肉，又最大程度降低刺痛感。患者反馈：“这种电刺激舒服且有劲，很愿意主动坚持。”如今，设备康复训练动作自然，患者能轻松完成完整疗程。

一个闭环：让患者真正回归生活

康复的终极目标，从来不是病房里的标准化动作训练，而是让患者重拾生活能力、回归家庭社会。长期以来，传统设备只能训练单一、孤立的肢体动作，造成“院内练得好、回家用不了”的普遍困境。

针对这一痛点，团队创建了脑—肢协同闭环神经康复技术体系，形成“捕捉大脑意图→肢体反馈状态→机器按需辅助反向刺激大脑”的完整闭环，从根源上引导大脑重塑受损神经通路。依托多时序双向神经调控技术，设备可完成连贯动作训练，任务执行精确率达90.02%。

刘艳红授课中

“如果只选一项最能代表项目高度的技术，我认为是脑—肢协同闭环调控。”刘艳红说，“个性化肌骨建模是基础，精准柔顺控制是手段，而脑—肢协同闭环才是神经康复的核心和本质。这三项逐次递进，共同构成完整的技术体系。”

团队集成研发训练评估一体化平台，推出6个系列、43种康复设备，覆盖21种康复场景、38类康复任务，可满足脑卒中、脊髓损伤等患者全周期需求。

一条通路：从“实验室能用”到“医院敢用”

十年产学研医协同攻关，团队一路闯关。从实验室样机到量产，最难的是医疗器械注册检验和多中心临床试验——这是从“实验室能用”走向“医院敢用”的必经门槛。

算法不收敛推倒重来，结构不舒服反复改型，临床体验不好全部调参。正是这一次次踩坑、一次次修正，吸引了多家康复医疗企业合作，最终实现产品化落地。

目前，系列装备已在全国数十家三甲医院应用，累计服务患者超2万人次。临床数据显示，患者运动和认知功能改善率分别提升18%和23%以上，康复效率提高超15%。近三年项目新增销售额达19.7亿元，新增利润5.6亿元，实现了科研成果从“实验室”到“大市场”的价值跃迁。

实验设备

数据背后，是一个个重新点亮希望的真实生命。60多岁的王先生因脑出血导致右侧肢体完全瘫痪，传统康复治疗数月效果甚微。使用脑—机—电融合康复系统一个月后，奇迹悄然发生。脑电帽捕捉到他每一次想要抬臂的“想法”，外骨骼随之轻柔托举手臂完成动作，电极同步温和激活瘫痪肌肉，日常生活能力显著提升，重新找回了生活的尊严与信心。

“让康复效果真正落地于日常生活，让科研价值真正看得见、摸得着。”刘艳红说。项目自主研制的15个型号康复装备入选优秀国产医疗设备目录，为国产高端康复机器人的高质量跨越式发展起到了重要推动作用，经济和社会效益显著。

一种融合：打通从实验室到病床的“最后一公里”

从“实验室能用”到“医院敢用、能用”，医工交叉落地过程中，医生和工程师之间天然存在一道“语言鸿沟”。医生关注的是临床，病人肢体能不能抬起来、功能能不能恢复、安不安全、效果好不好；而工程师关注的是技术，肌骨建模精度、控制稳定性、响应时延、算法收敛性等。

刘艳红团队跨越鸿沟的核心做法，归结为三句话：以临床需求为锚点，以工程技术为手段，以康复效果为检验标准。而这三句话的落地，靠的是一系列扎扎实实的行动。团队把扎根临床作为第一课。成员长期驻在郑大五附院、华山医院等临床一线，直接观察患者康复过程，与治疗师讨论临床问题，不是从技术出发找问题，而是从问题出发找方案。治疗师反映电刺激强度不好把握，团队就开发了基于迭代学习的数据驱动调控方法；医生提出“激活有效、痛感要低、久练不累”的要求，团队就将其作为算法优化的核心目标。

工程技术人员检测设备

评价体系的“对齐”同样关键。工程技术人员不再仅用控制精度、响应时间来衡量康复系统，而是借鉴医生临床上的评价量表评估康复效果，从康复效果改善率方面对齐研究目标和评价体系。当工程师和医生用同一把“尺子”丈量成果，两个群体的语言才真正开始互通。

经过持续的磨合，团队形成了共同理念：科研不只为发论文，技术不为炫参数，所有创新都要服务于患者康复、服务于临床疗效。正是这份共识，让项目从实验室真正走向了医院、走向了产业。

一份答卷：十年攻关，初心不改

“拿下河南省科学技术进步奖一等奖，是十年攻关的成果检阅，更是迈向新高度的起跑线。”刘艳红表示，团队将持续做强康复机器人核心技术，深化精细化柔顺控制、个性化运动辅助、无感人机交互研究；依托亚洲唯一高端科研版卡伦系统，建立跨病种、跨阶段、跨人群的全康复周期大规模数据库；探索将大模型引入神经康复，研发脑—肢协同康复专用大模型，实现康复诊断智能化、方案个性化、效果可预测。

“团队将持续优化脑—机—电融合系统，不断拓展健康领域应用边界，产出更多服务国家、惠及民生的重大成果，以科创助力健康中国。”

从16岁少年的五指缓缓张开，到2万余名患者重新找回生活的希望和尊严，在郑州大学，这项技术正让“一想就能动”从科幻走进现实，让“万次新生”在无数家庭中悄然发生。（李艳丽 邓宗瀚/文）