——“科技童行”系列报道之四
残疾儿童在外骨骼机器人的帮助下练习行走。 受访者供图
◎本报记者 吴叶凡
从利用脑电信号的精准训练，到定位脑区的创新技术，再到支撑身体的外骨骼机器人……一项项创新成果化作温柔而有力的手，托举起特殊儿童的梦想，让他们有机会挣脱束缚，与同龄人一起拥抱灿烂的未来。
每个孩子都该拥有放声欢笑的权利，都该享受奔跑跳跃的自由，都该体验温暖相拥的美好。然而，对于那些有听力障碍、肢体残疾、神经发育障碍的特殊儿童而言，这些简单的愿望却是奢望——他们或听不见鸟鸣，或迈不开脚步，或被“困”在自己的小世界里。
如今，科技的进步正在为他们带来希望。从利用脑电信号的精准训练，到定位脑区的创新技术，再到支撑身体的外骨骼机器人……一项项创新成果化作温柔而有力的手，托举起特殊儿童的梦想，让他们有机会挣脱束缚，与同龄人一起拥抱灿烂的未来。
脑电“信使”：让听障患儿听到更“清晰”的世界
随着科技发展，许多听障儿童能够通过助听器、人工耳蜗等设备，感受“有声”世界。不过，这部分孩子从能够听见、听清到可以说，再到流畅表达，需要进行持续的康复训练。中国听力语言康复研究中心（以下简称“中语康”）研究员申敏告诉科技日报记者，助听设备的个性化调试（特别是高中低频信号调试）至关重要，其适配精度直接决定听障儿童能否听得清、听得准，进而影响语言康复的效果。
精准调试助听设备是一项非常复杂的工作。如果设备调试得不适合听障儿童，他们就可能出现康复进度迟缓、发音清晰度差等问题。然而，准确评估听障儿童能否听清是一个难题。患儿听到的声音无法让别人听见，传统上人们只能依靠观察其反应或者根据其仿说正确与否来间接推断。“这种方式在很大程度上依赖孩子的配合度和听觉言语基础。”申敏说。
MMR（失匹配反应，Mismatch Response）精准言语听觉训练则为听障儿童建立了一套客观评价标准。
那么，什么是MMR？我们可以通过一个生活场景来理解。假如，人们正坐在办公室里，窗外有规律地传来“嘀——嘀——嘀——”的水滴声。一开始人们可能会注意到水滴声，但听久就习惯了，大脑会默认这是“正常背景音”。突然，水滴声变成“咚——”的一声。此时，大脑就会产生MMR，其通常可以通过电生理信号体现出来。
大脑的这一特性在听障人士的评估中有重要作用。如果助听设备适配，听障儿童可以听清，工作人员就可以从采集到的脑电信号中找到MMR；反之，如果助听设备不合适，听障儿童听不清，就找不到。申敏告诉记者，早在2007年，业内就有人提出把这一发现应用于听障人士评估，但受限于研发成本，许多机构没有进一步开发。
“依靠中语康心理学实验室的先进设备和大量临床数据，我们开展了相关科研工作。”申敏告诉记者，从2017年开始，研究团队尝试利用MMR为听障儿童提供言语听觉训练。经过大量临床测试，2024年中语康正式推出MMR精准言语听觉训练。在训练中，当听障儿童戴上电极帽、接收声音信号后，其听觉中枢的脑电信号就会被传输到电脑。科研人员可在脑电信号中找到MMR，和听力师一起调整助听设备参数；随后依据MMR特征为患儿设计阶梯式训练，从单音节基础语音开始，逐步升级到词语、短句，从而提升孩子的语言能力。
MMR精准言语听觉训练能通过“精准刺激—神经反馈—针对性强化”显著提升听障儿童的语言能力：针对“说不清”，强化声母、韵母等细微语音差别感知，助其把握发音着力点；针对“说不对”，设计含声调、语调变化的短句训练，结合口部运动指导，将语音转化为正确发音动作；针对“学得慢”，循序渐进增加语音复杂度，提升患儿听觉中枢处理效率，加快学习进度，最终改善“说不清”“说不对”“学得慢”的问题。
申敏回忆起一个令她印象深刻的听障儿童。“这个孩子当时四岁半，已经佩戴人工耳蜗一年，但一直没有言语表现，家长一度担心他患有孤独症。”申敏说，情急之下，父母决定带着孩子尝试MMR精准言语听觉训练。
令人惊喜的是，训练不久，这个孩子就能够发出声音。一年后，他可以主动与人交流。“现在这个孩子已经三年级了。他最近在学校为同学们广播新闻，大家都能听懂。”申敏说。
脑图“导航”：助“星星的孩子”打开沟通大门
孤独症是儿童神经性发育障碍疾病，孤独症患儿被称为“星星的孩子”。该病由于病因及发病机制复杂，目前尚缺乏有效治疗药物。孤独症主要治疗途径为康复训练，其可帮助患儿逐步提升生活自理能力。这一治疗方式虽然能改善症状，但是难以从根本上改变神经发育障碍。
近年来，科研人员发现，造成孤独症患者脑功能受限或丧失的根本原因是脑功能环路损伤。不过，人脑的功能分布存在巨大个体差异。要修复损伤的脑功能环路，前提条件之一是对患儿脑功能区进行准确定位。
如何才能实现脑功能区的精准定位？一项新技术的出现为解决这一难题带来了曙光。
前不久，在中国残疾人联合会发布的2025科技助残创新案例中，昌平实验室首席科学家刘河生团队的“个体脑功能剖分（pBFS）技术”名列其中。该技术基于功能磁共振成像，能够精细剖分个体的大脑功能分区，精准解析脑环路，为脑功能障碍患者的精准治疗提供支持。刘河生指出，该技术不仅可以使人们更准确地理解脑功能异常的内在机制，更重要的是可以助力个性化精准治疗，包括神经调控、开发新型脑机接口等。
将个体脑功能剖分技术应用于孤独症患者，能直观分析患者的脑功能网络，精准定位患者各项主要脑功能障碍对应的脑功能环路，科研人员可针对性地开展无创脑功能环路调控治疗，最终达到促进社交认知、改善语言功能、提升逻辑认知等目的。
康康（化名）曾是一名无法独立大小便、听不懂指令、经常无意义自言自语的孤独症患儿。在个体脑功能剖分技术的帮助下，经过3个月的治疗，康康就学会了独立如厕，更具备了学习模仿能力，甚至敢主动与陌生人打招呼。“现在他能够写全家人的名字，还可以帮我做家务了。”康康的父亲欣喜地说。
机械“骨骼”：帮残疾儿童迈出自信步伐
对于因脑瘫、脊髓损伤等造成下肢运动功能障碍的儿童来说，站起来、迈开腿是遥不可及的梦想。近年来，外骨骼机器人的应用，让他们的梦想有望照进现实。
外骨骼机器人是一种集机械、电子、人工智能等技术于一身的可穿戴设备。从外观上看，外骨骼机器人就像是“钢筋铁骨”搭建起的人体骨架。它依据神经中枢重塑原理，辅助脑瘫、脊髓损伤等患儿养成科学的站立、行走习惯，促进筋膜拉伸、肌肉力量增长，并在持续训练中帮助中枢神经恢复。
“相比于成人，儿童的可塑性更强，在相同病症的情况下，使用外骨骼机器人进行恢复的效果往往好于成人。”北京大艾机器人科技有限公司资深客户经理程伟红说，儿童的个头小于成人，儿童用外骨骼机器人需特别设计，零部件要更精细。比如，成人的腿长约80厘米，而两三岁孩子腿长可能才40厘米，从髋关节到膝关节只有十几厘米，这就对零部件的小型化、集成化提出了更高要求。“空间变小，但零部件要‘五脏俱全’，这给研发设计带来了难度。”程伟红说。
可灵活调节的髋关节、膝关节构件是外骨骼机器人的关键构件。这些构件通过算法控制，能够根据患儿肢体情况进行自动调节，保障康复训练效果。“儿童的骨骼和肌肉都更柔软，关节也更小，因此算法需要更为精准，以提高设备的可调节精度。” 程伟红说。
记者了解到，艾童作为专为儿童设计的运动仿生外骨骼康复训练机器人，通过精准的算法和结构设计，可以帮助患儿迈开双腿、独立行走。身高在80厘米到150厘米之间的儿童，都可以使用艾童外骨骼机器人。它可以根据儿童自身情况个性化调整其步态，帮助儿童改善肌张力，刺激肌肉收缩舒张进而提升骨关节活动能力。
程伟红回忆，前些天，一位小患者在外骨骼机器人的帮助下，迈出了人生第一步。“我终于可以牵着儿子的手散步了！”孩子的母亲激动地说。一旁的程伟红也感动不已。
