欢迎光临
我们一直在努力
您的位置:首页>机器人DIY >

柔软的机器人骨骼可以使中风幸存者走得更快

中风是美国严重长期残疾的主要原因,每年约有1700万人经历中风。每10名中风幸存者中约有8名患有“偏瘫”,这种瘫痪通常会影响其身体一侧的四肢和面部肌肉,并且通常会导致严重的行走困难,失去平衡并增加跌倒的风险,因为在运动过程中会很快出现肌肉疲劳。通常,这些障碍也使他们无法进行基本的日常活动。

为了让中风患者康复,许多康复中心都在寻找机器人外骨骼。但是,尽管现在有一系列令人兴奋的设备使最初完全无法行走的人们能够再次行走,但仍有大量积极的研究试图了解如何最好地将可穿戴机器人应用于卒中后的康复。尽管有希望,最近的临床实践指南甚至建议在目标是提高步行速度或步行距离时不建议使用机器人疗法。

2017年,哈佛大学Wyss生物启发工程研究所,约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)和波士顿大学(BU)卫生学院的机械工程师,电气工程师,服装设计师和神经康复专家组成了一个多学科团队与康复科学:萨金特学院(Sargent College)展示,通过脚踝辅助的软机器人外套,与外部电池和电机相连,当在跑步机上行走时穿着时,能够显着改善中风患者的生物力学步态功能。跨机构和跨学科团队的工作是由Wyss的教师Conor Walsh博士领导的。和PT,DPT博士Lou Awad以及BU的NCS的Terry Ellis博士一起。

现在,同一团队在将其技术转化为康复策略方面迈出了关键的一步。他们使用了带有自己的电池和电动机的无束缚式外衣套装,在一组六名偏瘫的中风后幸存者中表明,他们的设备可以显着提高个人的平均行走速度,平均每秒行走0.14米高达每秒0.28米当这些人被要求在6分钟内走得更远时,他们平均可以走32米,而一个人走100多米。这些发现发表在《IEEE医学与生物学工程学开放期刊》(OJEMB)中。

“绝大多数中风的人走得慢,不能走得太远。物理治疗后快步走是患者和临床医生都希望得到的最重要的结果。如果治疗既不改变速度,也不改变距离, ,很难认为这种疗法是有效的。”该研究的第一作者威斯学院副教授楼奖,PT,DPT,Ph.D。和沃什一起将这些发现与IEEE OJEMB对应起来。“我们在探索性研究中发现的速度和距离改善水平超出了我们预期的立竿见影的效果无需任何培训,并强调了exosuit技术的前景。” Awad还是BU健康与康复学院的助理教授:Sargent学院和神经运动恢复实验室主任。

在这项研究中部署的外衣重量不到5公斤,在步态周期的不同阶段以中风幸存者的四肢为目标。它是完全可移动的,由电池供电,并由装在臀部的执行器启动。它通过基于电缆的机制将机械动力传递到脚踝,从而使外衣的电缆和其他部分通过轻巧的功能性纺织品固定在身体上。与刚性外骨骼系统不同,患者只能在受损的坐骨神经一侧佩戴它,这进一步增加了其重量轻和减少步态不对称的潜力,这与刚性外骨骼系统不同,后者必须在两侧都佩戴。

沃尔什(Walsh)的团队设计了外衣,以协助足底屈曲,在步态周期的站立阶段将脚踩到地面的踝部运动以及背屈(脚背屈),在此过程中脚抬起,脚趾向胫骨拉摇摆阶段。这两种运动在中风后偏瘫步行中都会受到不同程度的损害,幸存者常常表现出“落脚”,即无法将脚从脚踝抬起。沃尔什(Walsh)的团队在过去几年中率先开发并经过了广泛验证的软外衣技术,同时还是SEAS工程与应用科学学院的Paul A. Maeder教授以及哈佛大学生物设计实验室的创始人。

为了证明其方法在偏瘫中风幸存者中的广泛适用性,该团队着重研究了六个严重程度不同,损伤类型不同的偏瘫患者,这些患者均进入了慢性病阶段。在对患者进行了初步的临床评估并针对个人调整了外衣后,研究人员在30米的人行道上进行了一系列测试。与不穿外衣的参与者相比,无动力地穿外衣不会对参与者的步行速度,距离或能源成本造成任何不利影响。穿上防护服后,“我们发现步行速度和距离得到了重要的立即改善,这是有意义的结果,对患有中风的人的日常生活产生了真正的影响。

“哈佛大学和波士顿大学的工程和临床团队受到这些结果的强烈激励,以完善技术并研究其对具有广泛步行能力的中风幸存者的直接影响。我们也渴望探索在临床环境和环境中的治疗应用每天在家里和社区散步。”阿瓦德说。

“该团队的这项研究很好地展示了Wyss Institute及其合作伙伴开发的exosuit技术如何真正改变许多中风幸存者的生活,这是该研究所的翻译模型如何快速创建和推动新解决方案的令人信服的证明。 Wyss研究所创始董事Donald Ingber博士说,他也是哈佛医学院的犹大Folkman血管生物学教授,波士顿儿童医院的血管生物学计划以及SEAS的生物工程学教授。

免责声明:本网站图片,文字之类版权申明,因为网站可以由注册用户自行上传图片或文字,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除。