Nature：北航馮仰剛團隊開發可穿戴機器人，讓肌萎縮癥患兒逆勢生長，持續恢復肌肉力量和運動能力

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

脊髓性肌萎縮癥（SMA）是一種由 SMN1 基因突變引起的遺傳疾病，每約一萬名新生兒中就有一例。患者由于缺乏功能性的 SMN1 基因，脊髓運動神經元會逐漸死亡，其所支配的肌肉力量和質量也隨之退化，從而導致患者運動能力的喪失。

在過去十年里，基因療法（例如諾華開發的 AAV 基因療法 Zolgensma）徹底改變了 SMA 患者的治療方式，這類療法通過調控 SMN1 或其互補的且具有保護作用的 SMN2 基因，能夠阻止或顯著減緩神經元丟失。然而，它們都無法重建已經萎縮的肌肉。

2026 年 5 月 20 日，北京航空航天大學馮仰剛副教授作為通訊作者（Li Yuebing、Ren Jiaxin、Tony Shu、Yuan Fuzhen 為論文共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為：Spinal neuromotor rehabilitation using a portable isokinetic training robot 的研究論文。

該研究開發了一種輕量化的可穿戴機器人（0.96 公斤），幫助II 型 SMA患兒進行等速訓練，并在 6 名患兒（6-10 歲，開始試驗前他們無法在無輔助情況下由坐姿站立）中進行了臨床試驗，結果顯示，使用該設備訓練 6 周后，所有患兒的運動能力均得到改善（能夠在無需機器人輔助情況下由坐姿站立），膝部功能同樣得到改善，肌肉體積也顯著增加。此外，在停止訓練后，這些功能改善仍能持續，表明了短期使用這一可穿戴機器人設備能夠帶來持續的神經肌肉康復。

論文通訊作者馮仰剛副教授表示，患兒生物力學指標的顯著增長以及神經肌肉系統的協同變化完全出乎我們的意料，該設備便于攜帶，非常適合家庭使用。

SMA 患者的康復困局

脊髓性肌萎縮癥（SMA）是一種罕見的常染色體隱性遺傳疾病，患者由于 SMN1 基因突，導致運動神經元逐漸丟失，肌肉也會隨之持續性萎縮，從而失去運動能力。

II 型SMA是該疾病的中間型，患者能夠獨自坐著，但無法在無輔助情況下由坐姿站立，更無法獨自行走，在不接受基因治療的情況下，這些患者預期壽命不足 30 歲。

脊髓性肌萎縮癥（SMA）的病理生理學

市面上現有的下肢康復機器人大多致力于“主動助力”——就像一雙強有力的手，攙扶著患者完成步態。但這對于 SMA 患者來說存在一個致命隱患：機器助力太多，患者的肌肉反而越發“偷懶”，缺乏足夠的神經肌肉激活，這種機器助力不僅難以帶來長期的生理改善，甚至可能加劇肌肉萎縮。

另一方面，業內公認對增肌有效的“等速阻抗訓練”（一種特殊的抗阻訓練方式，設備阻力會根據使用者施加的力量大小自動調節，以保持運動速度恒定），卻因為設備龐大且昂貴、最低阻力門檻過高，將本身肌肉力量虛弱的 SMA 患兒拒之門外。

那么，我們能不能換一個思路——不給肌肉“減負”，而是給它科學“施壓”？

這個“機器人”，專治“肌無力”

在這項最新研究中，北京航空航天大學、北京大學第三醫院及麻省理工學院媒體實驗室的研究人員合作，帶來了一個全新解決方案——一款輕量化可穿戴等速抗阻訓練機器人，重量僅為 0.96 公斤。

這款設備一改“主動助力”的傳統邏輯，轉而提供“科學阻力”，迫使患兒的肌肉主動發力。它的三大硬核設計，堪稱康復工程學的典范——

• 極致輕量與安全，該設備采用高功率密度電機與輕量化材料，單腿佩戴僅 0.96 公斤，不會給虛弱的患兒腿部肌肉增加額外負擔。此外，一旦患兒發力不及或出現痙攣，設備能瞬間感應并卸力，確保零風險。

• 可變的智能阻力，每個患兒的肌肉狀態都不同。研究團隊巧妙地在機械結構中加入了可變剛度機制。簡單來說，其能夠自動尋找最適合患者當前的“最佳發力點”，隨著患兒肌肉力量的進步，它的阻力就會隨之智能上調，實現真正的個性化進階訓練。

• 枯燥訓練變趣味，沒人會喜歡康復訓練，孩子尤其如此。研發團隊貼心地配套了手機 APP 與虛擬現實界面，患兒在發力時，屏幕上的賽車就會加速；如果偷懶，賽車就會減速，這種即時反饋與游戲化的激勵機制，極大地提升了患兒的訓練依從性。

臨床奇跡：6 周訓練，實現“逆生長”

為了驗證這款可穿戴機器人的實力，研究團隊招募了 6 名平均年齡 8 歲（6-10 歲）的 II 型 SMA 患兒，進行了一項嚴謹的臨床試驗。這 6 名患者均在接受基因治療，他們最初參與了傳統的物理康復訓練，但未取得明顯的運動功能改善。

在使用該設備進行了為期 6 周、每周 5 次（共計 30 次）的高強度等速阻抗訓練后，所有患兒的身體給出了極其振奮人心的反饋：

1、肌肉力量爆發式增長，患兒雙腿的峰值伸膝扭矩暴漲 130%，單次伸展所做的功提升了 97%。以前他們可能連維持姿勢都困難，現在卻能爆發出遠超以往的力量。

2、看得見的肌肉增長，核磁共振（MRI）影像顯示，僅僅 6 周訓練，患兒的股四頭肌的解剖橫截面積增加了 12%，肌肉體積激增了近 20%。這對于原本只能面臨持續萎縮的 SMA 患兒來說，堪稱奇跡。

3、神經通路被重新喚醒，肌電圖顯示，患兒的運動神經元興奮性大幅躍升，神經傳導能力增強了 19%，雙腿的神經控制對稱性也得到了顯著修復。

機器人輔助等速訓練幫助患兒實現了由坐姿站立的能力

最令人驚喜的是：效果是持久的！

在高強度訓練 6 周后（每周使用該可穿戴機器人訓練 5 次），這些患兒進行了 6 周的低強度訓練（每周使用該可穿戴機器人訓練 3 次），然后回歸常規物理治療，并進行了 30 天的隨訪。

研究團隊發現，在停止使用該可穿戴機器人訓練后，患兒們在此前通過訓練獲得的肌肉力量、體積和神經功能沒有退步，依然穩穩保持在高位。這意味著，這種訓練方式真正觸發了人體深層且穩固的神經肌肉適應性重塑，帶來了持續的神經肌肉康復。

從“助力人體行動”到“激發人體潛能”，這款不足一公斤的輕量化可穿戴機器人，完成了一次康復理念的降維打擊。該研究雖聚焦于罕見遺傳病，但這種可穿戴機器人的潛力無疑指向了更廣闊的未來——從中風偏癱的老年人，到其他各類神經肌肉損傷患者。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10642-0