讓特殊“肢體”更好“賦能”

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【讓特殊“肢體”更好“賦能”】季林紅，清華大學(xué)智能與生物機(jī)械研究室主任，教授，清華大學(xué)無障礙發(fā)展研究院副院長、醫(yī)工交叉技術(shù)研究院副院長，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)——冬殘奧運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提升的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
一直從事助老助殘和人體效能增強(qiáng)的科研和設(shè)備研發(fā)工作，在截癱助行外骨骼機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等方面具有較多研究成果，曾經(jīng)為多個(gè)國家隊(duì)（跳水、滑冰、賽艇、皮劃艇等）的運(yùn)動(dòng)員獲得奧運(yùn)冠軍等世界冠軍，提供跨學(xué)科的科學(xué)訓(xùn)練支撐和特殊裝備技術(shù) 。
冬殘奧會(huì)競賽項(xiàng)目設(shè)置受主客觀因素制約，與冬奧會(huì)存在較大差別，突出特點(diǎn)是傳統(tǒng)雪上項(xiàng)目設(shè)置穩(wěn)定、體能主導(dǎo)類項(xiàng)目占有絕對優(yōu)勢。為了進(jìn)一步提升我國冬殘奧運(yùn)動(dòng)員的競技水平，吸引更多殘障人士參加到冰雪運(yùn)動(dòng)中，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)特別設(shè)立了冬殘奧運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提升關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目，為我國參加冬殘奧會(huì)的運(yùn)動(dòng)員助力。日前，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人季林紅教授向采訪人員講述了項(xiàng)目研發(fā)過程和取得的成果。
問：這個(gè)項(xiàng)目對于參加冬殘奧會(huì)的運(yùn)動(dòng)員有哪些幫助？
季林紅：具體來講，我們做的工作主要有三項(xiàng)，一是選運(yùn)動(dòng)員，二是訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行科學(xué)化訓(xùn)練，三是幫助運(yùn)動(dòng)員提高運(yùn)動(dòng)成績。
我們根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的特點(diǎn)，選擇合適的運(yùn)動(dòng)員參加合適的項(xiàng)目。在訓(xùn)練過程中，我們根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的個(gè)體差異進(jìn)行有針對性的訓(xùn)練。在營養(yǎng)、心理等各個(gè)方面，綜合保證訓(xùn)練過程和比賽過程能夠發(fā)揮運(yùn)動(dòng)員的潛力。
冰雪運(yùn)動(dòng)，尤其是殘疾人的冰雪運(yùn)動(dòng)，在國內(nèi)還需要普及。所以，我們要研究運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特點(diǎn)，培育我國的優(yōu)勢項(xiàng)目，為殘疾運(yùn)動(dòng)員參加冰雪運(yùn)動(dòng)研制設(shè)備、提供裝備，促進(jìn)我國冰雪運(yùn)動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。
問：殘疾運(yùn)動(dòng)員多數(shù)具有超乎常人的毅力，也有異于常人的身體狀況。怎樣保證他們的身體狀態(tài)能夠適應(yīng)訓(xùn)練和比賽？
季林紅：這對殘疾運(yùn)動(dòng)員非常關(guān)鍵。我們組織了一支強(qiáng)大的科研隊(duì)伍，全面系統(tǒng)地為他們提供支撐和服務(wù) 。
首先，我們建立了數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，這是對運(yùn)動(dòng)員身體狀況和能力表現(xiàn)進(jìn)行監(jiān)控的一個(gè)平臺。這個(gè)平臺可以每天獲得運(yùn)動(dòng)員生化、生理方面的一些參數(shù)，包括每天的訓(xùn)練負(fù)荷、疲勞狀況等，然后根據(jù)這些參數(shù)的變化控制運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練量，調(diào)整他們的訓(xùn)練方案，使訓(xùn)練過程更科學(xué) 。
其次，我們做了一些理論分析。比如，針對殘疾運(yùn)動(dòng)員個(gè)體的情況，建立一些模型，分析訓(xùn)練負(fù)荷達(dá)到什幺程度可能影響他的身體，甚至加重他殘疾的程度，把控制方案應(yīng)用到訓(xùn)練方案的制定過程中。

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項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行現(xiàn)場測試
再次，我們特別關(guān)注運(yùn)動(dòng)員的一些特殊情況。我們在研究過程中發(fā)現(xiàn)，很多運(yùn)動(dòng)員的身體出現(xiàn)了腰疼、肩疼等不適的情況。針對訓(xùn)練的負(fù)荷，運(yùn)動(dòng)帶來的骨盆不穩(wěn)、肩胛方面的問題等，我們設(shè)計(jì)了一些訓(xùn)練方案，研制了一些訓(xùn)練器械，幫助他們克服這些困難。通過綜合手段，既能提高運(yùn)動(dòng)成績，也能保證身體健康。
問：本屆冬奧會(huì)，我國是主場，比賽成績很受關(guān)注。在這方面，我們的項(xiàng)目做了哪些嘗試？
季林紅：如何提高運(yùn)動(dòng)成績是我們最關(guān)注的內(nèi)容，我們有兩個(gè)舉措。
一是外部的輔助。殘疾運(yùn)動(dòng)員和普通運(yùn)動(dòng)員最大的區(qū)別是必須借助器械。比如，截肢的運(yùn)動(dòng)員、截癱的運(yùn)動(dòng)員、兒麻的運(yùn)動(dòng)員滑雪必須坐在一個(gè)椅子上，我們叫滑雪架或滑雪器。這個(gè)滑雪架（滑雪器）有個(gè)座艙和身體接觸，這個(gè)座艙和人是不是匹配？再比如高山滑雪，在大回轉(zhuǎn)和小回轉(zhuǎn)的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員能不能很好地控制角度？角度等細(xì)微之處都影響發(fā)力、影響運(yùn)動(dòng)，我們要做深入的研究，優(yōu)化這些器械，在器械的材料、接觸的力和一些變形等方面使人和器械融合。
二是從內(nèi)部來講，運(yùn)動(dòng)員有個(gè)體差異。怎樣訓(xùn)練他們的核心肌力？在肌體的運(yùn)動(dòng)過程中，他們的發(fā)力是不是對稱，是不是可持續(xù)？節(jié)律調(diào)節(jié)怎樣控制？在這些方面以及心理、疲勞的消除等方面，我們做了大量的工作。
問：冬殘奧運(yùn)動(dòng)員的身體具有獨(dú)特性，比賽裝備與普通運(yùn)動(dòng)員也非常不一樣。除了裝備和人的結(jié)合外，對于他們的比賽裝備還做了哪些工作？
季林紅：殘疾運(yùn)動(dòng)員完全是靠輔助裝置進(jìn)行比賽的。比如使用假肢的殘疾運(yùn)動(dòng)員基本上要穿著假肢進(jìn)行比賽，尤其在膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等部位，假肢很關(guān)鍵，我們設(shè)計(jì)了國內(nèi)第一款能夠輔助參加一些比賽的假肢。滑雪架等不可或缺的裝備研制工作是我國以前做得不多的，我們的工作和全方位的研究，使運(yùn)動(dòng)員和器械能夠有機(jī)融合，使運(yùn)動(dòng)員的成績提高，用起來也更舒服，更有助于發(fā)力。
問：請您談一談這些技術(shù)的發(fā)展前景和應(yīng)用成效。
季林紅：一是填補(bǔ)了很多國內(nèi)技術(shù)空白，以前，我國沒有為殘疾運(yùn)動(dòng)員冬季運(yùn)動(dòng)提供輔助的訓(xùn)練、比賽裝置，現(xiàn)在有了，而且很好用;二是運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效率得到了提升，運(yùn)動(dòng)成績得到了很大提高。希望在北京冬殘奧會(huì)上能夠升國旗、奏國歌。

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項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員和殘疾運(yùn)動(dòng)員一起進(jìn)行調(diào)試。
北京2022年冬殘奧會(huì)的競賽項(xiàng)目共設(shè)有6個(gè)大項(xiàng)、78個(gè)小項(xiàng)，包括殘奧高山滑雪、殘奧冬季兩項(xiàng)、殘奧越野滑雪、殘奧單板滑雪、殘奧冰球、輪椅冰壺等。
隨著平昌2018年冬奧會(huì)落下帷幕，冬奧會(huì)正式進(jìn)入“北京周期” 。2018年11月26日，冬殘奧運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提升關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目在中國殘疾人體育運(yùn)動(dòng)管理中心啟動(dòng)，這是我國第一次將殘奧體育列入科研項(xiàng)目。作為“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)之一，這也是唯一一個(gè)殘奧會(huì)科技專項(xiàng)，課題覆蓋競賽項(xiàng)目6個(gè)大項(xiàng) 。
借助輔助裝備，代償殘疾運(yùn)動(dòng)員喪失的身體功能，高科技器械為殘疾運(yùn)動(dòng)員迎接冬殘奧會(huì)帶來更多可能性。在2002年的鹽湖城冬殘奧會(huì)上，我國只有4名運(yùn)動(dòng)員參賽;2022年，我國已經(jīng)有90余名運(yùn)動(dòng)員取得參加冬殘奧會(huì)的資格。