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现代康复工程的发展概述
康复工程是现代工程技术与康复医学相结合的新兴交叉学科,本文分类介绍了康复工程的几个代表领域的研究内容和近年来的发展概况,对当前存在的需进一步研究解决的问题进行了初步探讨.
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康复训练联合中西医药物治疗急性脑卒中神经功能缺损的疗效分析
目的:探讨康复训练联合中西医药物治疗急性脑卒中神经功能缺损的疗效.方法:收治急性脑卒中神经功能缺损患者120例,分为观察组和对照组,各60例.两组均给予中西医药物结合治疗,观察组在此基础上运用康复机器人对患者进行康复训练.结果:治疗后,观察组Barthel、Fugl-Meyer、SECD6、SS-QOL评分显著高于对照组(P<0.05);NIHSS评分及肌力测试所需时间显著低于对照组(P<0.05);治疗总有效率显著高于对照组(P<0.05).结论:康复训练联合中西医药物治疗急性脑卒中神经功能缺损更有助于提高患者疗效性预后指标、肌力能力以及临床疗效,对促进患者神经功能的康复具有显著的效果.
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下肢康复机器人在脑卒中及脊髓损伤步行训练中的应用进展
脑卒中及脊髓损伤所致的步行障碍是影响该类患者生活质量的重要因素,传统的步态训练主要是通过调节患者肌力、肌张力及运动模式来改善患者异常步态,而下肢康复机器人通过给予患者高强度、重复性及针对性的下肢步态训练,使患者神经系统功能重塑,从而更有效地达到治疗效果.本文通过对下肢康复机器人在临床中各种疾病后下肢训练的相关文献的阅读,可总结出下肢康复机器人对脑卒中及脊髓损伤患者下肢功能的康复、肌肉功能的恢复、步态的训练都具有一定的临床意义.
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下肢康复训练机器人的研究现状与趋势
康复机器人(rehabilitation robots)是近年出现的一种新型机器人,它属于医疗机器人范畴.它分为康复训练机器人和辅助型康复机器人,康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练,如行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练,颈部运动训练等;辅助型康复机器人主要用来帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作,如机器人轮椅、导盲手杖,机器人假肢,机器人护士等[1].
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基于末端牵引式康复机器人的定量化上肢运动功能评估研究
目的为在现有基于末端牵引式康复机器人训练系统基础上建立定量化上肢运动功能评估系统,本文设计了基于画圆和直线两类运动任务的定量化上肢运动功能评估参数并通过不同运动方向的人机交互试验验证评估参数的有效性.方法在已有康复机器人的软硬件系统基础上,通过交互软件设计了用户控制摇杆末端进行画圆与画直线两类人机交互任务.8位志愿者参与了试验.通过对于电机运动参数采集与分析设计用于定量化评估上肢运动能力的评估参量,进一步使用统计学t检验结合对画圆的顺、逆时针组和画直线的外围线组与倾斜线组之间进行对比研究,利用统计学方法验证所设计的评估参数的有效性.结果针对8名志愿者的逆时针画圆运动圆度偏移量分值(91.64±3.45)均明显高于顺时针运动圆度偏移量分值(87.84±3.98).针对志愿者的点到点直线运动试验中轨迹长度差与大法向偏移量在外围线组的数值明显低于倾斜线组,平均速度与平均加速度在外围线组的数值明显高于倾斜线组,平均法向偏移量、末端精准定位能力与完成时间在不同方向直线组之间没有明显的数值差异.结论本文设计的圆度偏移量可有效表征健康成人在操作康复机器人进行画圆运动时的上肢运动功能,轨迹长度差、大法向偏移量、平均速度与平均加速度可有效评估点到点画直线运动时的上肢运动功能.对比已有相关研究发现人体上肢在相对身体不同位置时对于运动控制的能力会有区别,可能与上肢功能位相关.
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脊髓损伤患者的下肢功能重建:智能化康复手段
现代科学技术发展为脊髓损伤患者重建下肢功能提供了新的手段,如脑-机接口技术、神经假体、康复机器人、减重步行训练等.在临床实践中,上述康复手段的优点和缺点日益凸显,其结合应用成为一种研究趋势.应根据智能化的特点及患者自身状况,选择合适的康复手段.
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儿童康复机器人应用现状及发展趋势
成人康复机器人在临床的应用已逐步普及,但儿童康复机器人仍处于起步阶段.上肢机器人及下肢机器人在脑瘫儿童康复上都取得不错的效果,而拥有杰出互动性能的人形机器人也为孤独症儿童带来了希望.未来儿童康复机器人可能需要拥有更多的训练模式并结合虚拟现实等新技术来满足儿童康复的需求,同时也面临着高成本和安全性等问题.
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脑卒中上肢康复训练机器人的研究进展与展望
本文对国内外脑卒中上肢康复训练机器人研究进行分类，并对其发展现状进行简要介绍，后对其未来的发展趋势进行展望。
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康复机器人辅助步行训练对脑瘫患儿步行能力的影响
目的:探讨康复机器人辅助步行训练对脑瘫患儿步行能力的影响.方法:将32例患儿随机分为机器人组和对照组,每组16例,均进行8周康复训练.所有患儿均采用常规康复治疗,机器人组在此基础上给予康复机器人辅助步行训练.分别在训练前和训练后采用粗大运动功能测试量表(GMFM)中D区和E区评分进行评定.结果:两组患儿各项指标在治疗前无显著性差异(P＞0.05).经过治疗后,对照组与机器人组患儿的GMFM D区评分分别为59.33±20.69,77.24±17.35;E区评分分别为:41.58±9.81,49.81±21.06,两组评分较治疗前都明显提高(P＜0.01),且机器人组的评分优于对照组(P＜0.05).结论:康复机器人辅助步行训练可显著提高脑瘫患儿的步行能力.
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A3机器人对脑卒中患者步行功能的影响
目的:研究国产一款步行康复机器人对亚急性期脑卒中患者下肢运动能力和步行能力的临床疗效.方法:60例脑卒中2-4周的患者分为对照组和干预组,都进行基于神经发育技术和运动再学习的常规康复训练8周,对照组在未进入步行训练时使用下肢肢体智能反馈训练系统进行辅助站立位下肢踏步训练,每次40min,每天两次,每周5d,一旦患者开始站立及步行训练,则停止辅助站立位下肢踏步训练,并保证每日站立步行训练时间不小于80min.干预组在8周时间里一直使用A3下肢康复机器人,根据每个患者的具体情况选择不同参数,进行机器人辅助步行训练,每次30min,每天两次,每周5d.所有患者在研究开始和研究终点进行Fugl-Meyer下肢运动功能评定(FMA-L)、Fugl-Meyer平衡功能评定(FMA-B)、Holden步行功能评定(FAC).另外在研究终点可以独立步行的患者进行10m步行速度测定.结果:对照组和干预组治疗前FMA-L、FMA-B、Holden无显著性差异,治疗后FMA-L、FMA-B、Holden均有显著性差异.治疗后干预组能完成10m步行速度测定的患者明显多于对照组,且平均速度也有显著性差异.结论:常规康复训练结合A3下肢康复机器人早期步行训练能显著提高亚急性期脑卒中患者下肢运动能力和步行能力.
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下肢康复机器人训练对脑卒中偏瘫侧膝关节本体感觉的影响
目的:观察下肢康复机器人辅助步态训练与常规物理治疗对脑卒中患者偏瘫侧膝关节本体感觉影响的差异性.方法:选取脑卒中恢复期偏瘫患者29例,按随机数字表法随机分为下肢康复机器人治疗组(15例)和对照组(14例).对照组接受常规物理治疗,治疗组在常规物理治疗的基础上增加下肢康复机器人训练.两组患者均于治疗前及治疗3周后应用被动定位被动复位(passive reproduction of passive positioning protocol,PRPP)、运动变化阈值(threshold to detect passive motion,TDPM)的方法测量偏瘫侧膝关节本体感觉位置觉、运动觉,以及站立位前伸试验(standing forward reach test,SFRT)、躯干平衡量表测试(trunk impairment Scale,TIS),并比较.结果:两组患者经不同治疗后,发现机器人治疗组偏瘫侧膝关节45°目标PRPP(7.5±1.08)°、15°目标PRPP(14.9±2.71)°,伸膝TDPM(5.4±1.98)°、屈膝TDPM(4.3±1.25)°,SFRT(11.1±1.72)cm,TIS动态坐位平衡(8.4±0.21)分、协调性(3.4±0.32)分、总分(17.1±1.81)分.机器人治疗组较治疗前及对照组均有明显改善,差异具有显著性意义(P＜0.05).但两组患者75°目标PRPP及TIS静态坐位平衡无显著差异(P＞0.05).结论:下肢康复机器人辅助步态训练能显著改善脑卒中患者偏瘫侧膝关节本体感觉及平衡功能,对改善肢体功能、提高患者生存质量具有重要意义.
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下肢康复训练机器人腰部机构建模与运动学仿真研究
目的:分析所设计的下肢康复机器人腰部机构能否满足脑卒中患者的康复需求,并根据分析结果对机构进行优化.方法:对腰部机构进行运动学建模和正逆解计算,在此基础上,根据患者在行走康复训练中腰胯部的运动学特点,利用MATLAB软件对机构进行运动学仿真,并分析仿真结果,以此来判断所设计的机构能否满足脑卒中患者在康复训练时的需求.结果:滑块机构可以实现患者在行走康复训练过程中腰部的上下起伏运动,两个平行四边形机构和两个转动副共同作用可以完全实现患者腰部的左右摆动,转动副和末端的两个球面副可以实现患者腰部的三个旋转自由度.结论:康复机器人腰部机构能够满足患者在行走康复训练时腰部的运动需求.
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肌电控制康复机器人协助的脑卒中患者肘关节康复训练的多参数评价
目的:探索在肌电控制机器人协助的脑卒中偏瘫患者肘关节康复训练中,有关肘关节电生理、动力学、运动学等多项参数的变化情况,并为脑卒中评估提供更加全面的定量评估方法.方法:本研究募集了8例偏瘫患者,对其分别进行了20次肌电控制机器人辅助的肘关节康复训练,在实验过程中记录了肱二头肌与肱三头肌的肌电信号,射关节力矩信号和角度信号.结果:训练后Fug-Meyer上肢功能评测值显著大于训练前(P＜0.05),Ashworth量表值显著小于训练前(P＜0.05);在大自主等长收缩(MVC)实验中,肘关节屈曲与伸展的MVC力矩显著大于训练前(P＜0.01);三头肌的力矩-肌电比显著大于训练前(P＜0.05);在无辅助跟踪运动中肘关节运动角度和目标角度均方根误差(RMSE)显著小于训练前(P＜0.05).结论:肌电控制康复机器人肘关节康复训练从关节力矩、肌肉效率、运动精度等多个方面改善偏瘫患者的运动功能.以上参数从多角度定量反映了偏瘫患者运动功能状态,具有应用于临床运动功能评估的潜在价值.
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脑神经康复机器人研究的进展与前景
1 脑神经康复机器人研究进展近些年来,国外的一些偏瘫康复研究机构另辟蹊径,尝试将机电设备引入偏瘫康复训练中,相继研制出一些偏瘫康复训练设备--治疗机器人(therapy robot),也称脑神经康复机器人(neuro-rehbilitation robot),辅助患者进行肢体康复训练.
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偏瘫步行康复训练机器人减重支撑系统的研究
目的:提高减重步行训练机器人的临床实用性,设计一种操作简单、实用性强的下肢康复机器人减重支撑系统.方法:根据系统的观点,建立了减重支撑系统静力学模型,并从人机工程学、康复医学、机械设计等方面对减重支撑系统进行了整体与局部的设计.结果:经过样机研制和初步临床实验,验证了该减重支撑系统设计的可行性.结论:该减重支撑系统的临床应用性设计可为以后下肢康复机器人的广泛应用提供参考和指导.
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基于C#和TwinCAT下肢康复机器人控制系统研究
目的:针对脑卒中偏瘫患者因神经元病变造成的神经回路阻断,研究通过试错和重复的功能训练使脑卒中偏瘫患者形成运动记忆的下肢康复机器人控制策略,使患者重建神经回路并恢复运动能力.方法:根据脑卒中患者的康复训练需求,结合下肢康复机器人硬件平台的结构和特点,基于运动学习理论,制定康复策略,设计下肢康复机器入控制系统.结果:完成了由基于C#的上位机软件和基于TwinCAT的下位机软件组成的下肢康复机器人控制系统.上位机功能包括模式选择、训练数据处理、参数设置;下位机软件负责采集训练数据、运动控制功能;上下位机软件之间采用ADS通信方式.结论:控制系统满足患者康复训练的使用需求,帮助康复理疗师对患者进行更加全面、系统、有效、安全的步态和平衡康复训练.
关键词： ADS通讯 C# 康复机器人 控制系统 基于Windows的控制和自动化技术 -
一种生物融合式踝关节康复机器人的设计
目的:设计一种康复机器人用于损伤踝关节的运动康复治疗.方法:基于对踝关节生理结构的分析,结合机构学理论知识将其等效为球面副,应用生物融合式康复机构设计理念得到包含弹性转动副的人机闭环机构；应用球面几何、影响系数法对该机构进行康复运动分析,并综合考虑安全、卫生、患者康复体位等因素完成踝关节康复机器人样机设计.结果:本研究所设计的康复机器人在运动过程当中,可以通过对机械驱动量的改变实现踝关节一定姿态下输出作用力的调整.同时,还可以在机械驱动量不变的条件下通过对踝关节主动作用力的改变实现其位姿的调整；实验验证该康复机器人样机在电机驱动下可实现踝关节典型康复运动,能够满足踝关节康复治疗对机器人运动形式的要求.结论:基于生物融合式康复机构所研制机器人在完成踝关节基本康复运动的同时,可以充分发挥患者能动性从而实现更好的康复治疗效果.
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一种新型智能交互式上肢康复机器人研究
目的:针对现有的上肢康复机器人的不足,设计一款新型的智能交互式上肢康复机器人帮助脑卒中偏瘫患者完成上肢康复训练.方法:设计一种新型3个自由度的上肢康复机器人机械结构,利用套筒和弧齿锥齿轮组成的传动系统进行动力传输,所有电气系统元件统一安装于机器人底部机箱内减少噪音.设计电气控制系统,完成系统实验对样机进行验证,并用Unity3D引擎设计一款专用于本机器人的虚拟现实游戏使患者的训练更具有趣味性.结果:该机器人能按设计要求完成3自由度的运动,能很好地完成规划的预定动作并实现噪音小的设计目标.虚拟现实训练能够有效地提高康复训练的质量和效率.结论:该上肢康复机器人能基本实现预期功能和效果,帮助偏瘫患者进行训练达到康复的目的.
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多模式下肢康复训练机器人的设计与实验分析
目的:为满足下肢运动功能障碍患者的康复需要,设计了一种具有多种模式的下肢康复训练机器人.方法:介绍了它的机械结构、系统的工作原理并对样机进行了实验分析.结果:该机器人具有对患者进行主动运动、被动运动、辅助运动和主被动运动等训练模式.可以实现单关节的分离运动和多关节的协同运动.给出了患者髋、膝、踝关节做被动运动训练时往复运动机构末端的位置跟踪情况.基于柔顺性控制的脚踏板末端轨迹跟踪情况,以及被动运动时的足底力和腿部肌肉压力变化情况.结论:通过样机实验,验证了该机器人的基本功能,经过进一步改进和完善,可为下肢运动功能障碍的患者提供有效的康复训练.
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一种外骨骼式人手康复机器人的设计
手是人体重要的结构之一.手不仅能完成许多粗大工作,而且还能从事与日常生活密切联系的各种精细活动.然而,许多意外事故和疾病,如外伤、脑卒中等可能会导致人手的感觉和运动功能丧失.患者需要进行康复训练来恢复人手的功能.
