下肢康复训练机器人(1)

中国伤残医学2010年19卷第1期 ChineseJournalofTraumaandDisabilityMedicine,2011,Vol 19,No 1

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康 复

下肢康复训练机器人

倪俊瑜

(无锡市康复医院器械科, 江苏 无锡 214000)

中图分类号:R49 文献标识码:B 文章编号:1673 6567(2011)01 0127 02 康复机器人是近年来发展起来的一种新的运动神经康复治疗技术,作为医疗机器人的1个重要分支,它贯穿了康复医学、生物力学、机械学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域,是1种自动化医疗康复设备。它以医学理论为依据,把康复医学和机器人技术完美结合,帮助患者进行科学而有效的康复训练,使患者的运动机能得到更快更好的恢复,已经成为了国际机器人领域的1个研究热点。

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,主要有行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练等。对于中风、偏瘫、下肢运动机能损伤等患者来说,下肢康复训练机器人有着很好的治疗效果。

1下肢康复机器人的发展背景:早期发展的下肢康复训练系统是借助于跑步机、悬吊系统等帮助患者进行运动训练,此种产品结构简单、功能单一、价格便宜,训练过程中必须有专业人员的帮助,而且并不符合人体运动机理,还不能称为康复训练机器人,只能说是1种半自动的康复训练机械。这种机械对下肢病情比较轻的病人较合适。

随着机器人技术和康复医学的发展,人们对人的行走步态有了比较清楚的认识,开发出了一些符合人体康复需要的产品。这些产品将步态矫正、减重系统和跑台训练有机结合,并且通过机器人的行为、耐心、合作及运动功能进行评估,建立了1种更为有效的治疗方式。即:机器人先侦测使用者的运动,并且跟随使用者的运行轨迹而不是强制使用者按照预定的轨迹运动,通过机器人的自适应功能,来满足使用者的不同需求,它可以调整训练参数以适合不同患者的需要,准确设定时相指标,从而减轻治疗师的工作强度,有效加快康复进程,提高疗效。我院去年引进了德国LokoHelp集团新研制并开发应用于训练和改善神经等组织损伤后下肢康复机器人-Lokohelp系统。本文就Lokohelp系统康复机器人为例,对其结构和功能作一简单的介绍。

2下肢康复机器人的结构组成及功能:根据Lokehelp工作站的结构和功能可将其分成减重装置系统、跑台系统、步态训练分析评估系统、生命体征监测及安全报警保护系统四大

组成部分。

图2 (减重装置系统)

减重需要。2个曲柄显示了2侧的重量支持。这项功能使得治疗师可准确控制病人卸除的重量。动态/静态体重支持:体重支持系统允许支持任何静态或动态体重。动态系统预先指定了减重重量贯穿于整个步态周期。静态系统支持和保证患者以1个固定的重量进行治疗。这项功能使治疗师能按患者的具体需要定制治疗方案。中央悬吊:患者悬吊情况可以通过中央悬吊系统很容易地调整。轨道调节点:根据病人的肩膀不同的宽度通过调节点对肩带进行调整。

2.2跑台系统:康复机器人系统中一般使用康复专用电动跑台,它的特点是速度调节范围较大,尤其是低速,可低至0 1英里/h,完全可以适应偏瘫患者的步行要求。Loko help中使用的WOODWAY跑台,其速度可以从零开始,以0 1英里/h的速度递增,最高时速为25英里/h,同时,它还具有超强的承重能力,即使是体重达到150kg的患者也可以使

用。

图3 (电动跑台系统)

Woodway跑台应用金属板履带技术设计的和齿轮条带引导在精密轴承上自由滑行,创造了自由加速而不出现颠簸

并且保证了连贯和准确的运行速度。

图1 (Lokehelp工作站)

2.1减重装置系统:减重悬吊系统为1个高度过头的钢架悬吊装置,通过特制的减重背心作用于患者,为患者提供减重和保护。

Lokohelp中,它的减重装置有2个悬吊点,无论是在静态或动态下,均可独立卸除病人任意1侧的体重,实现对病人进行对称和不对称式减重,从而满足病人对健侧和患侧不同

的

图4

由2个轴轨确保表面平滑运行,在这个过程中减少摩擦及常规翻转甲板这种组合不会有滑移和变形,提供十分均匀、精准的速度。

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还可以瞬时脉搏值来控制踏车,以实际脉搏率与预设的期望

脉搏(控制系统测得的心率值)相适应。在完成1次训练阶段后可将训练者相关信息(训练者的名字、出生年月 )输入到相应的测量数据中,会集训练过程中测量值(例如速度、脉率 )形成量表,使用系统中的存储和打印功能可以对训练者1个训练周期中的训练效果进行量化比较和评估,为后1阶段的康复训练计划的制定提供有效的数据参考。

2.4生命体征监测及安全报警保护系统:鉴于下肢康复机器人的应用背景,更需要满足安全性、有效性和舒适性的要求,安全性体现了安全第一的设计准则。在Lokohelp系统中,不仅按医学标准级设计的平行扶手为患者提供支持和保障,在训练过程中可以通过串行接口RS-232能使治疗系统和固定的心电图系统相连,自动监测心率以外,磁紧急停止的和额外的紧急停止按钮确保患者使用安全。

3展望:随着康复医学的发展和相关技术的进步,机器人技术将深入到医学康复的更多领域,随着各种先进的机器人控制技术、人机接口技术、电子产品集成技术、遥控操作技术、微驱动与微操作技术等引入到康复领域,康复机器人的技术水平还将会迅速得到提高。

(收稿日期:2010-09-27)

2.3步态训练分析评估系统:Lokehelp工作站中,计算机科学的应用得以充分的体现。整机软件操作系统可以通过电脑或者LCD显示器的WUS触摸屏对患者的整个训练程序进行设置和控制,并将训练过程中的各项参数进行测量、存储和分析。踏车控制程序对速度,倾角,时间,距离等参数进行程序设定;脉搏控制操作程序对脉率、速度负载进行参数设定。训练过程中的数据通过专用接口存储至系统中生成测量值曲线,从而为制定训练程序提供可靠的数据参考。训练过程中,

早期卧位踏车训练对亚急性期脑卒中患者功能预后的影响

王济红 张玉明 张 明

(徐州市中心医院康复医学科, 江苏 徐州 221009)

摘 要 目的:探讨早期卧位踏车训练对亚急性期脑卒中患者功能预后的影响。方法:将符合入选标准的脑卒中偏瘫患者随机分为对照组(20例)和治疗组(20例),对照组患者采用常规康复训练方法如神经肌肉促进技术、功能性电刺激、直立床训练、肌电生物反馈及针灸等,治疗组在此基础上,增加卧位踏车训练,使用德国ReckMotomedletto2型智能运动训练系统。治疗前和治疗2~4周后分别采用Berg平衡量表(Bergbalancescale,BBS)、Fugl-Meyer量表(Fugl-Meyerassessment,FMA)及Barthel指数(theBarthelindexofADL,BI)对患者的平衡、下肢运动及日常生活活动能力进行评价。结果:2组患者的平衡、运动、步行和ADL能力治疗后均有改善(p

关键词 踏车训练;脑卒中;功能预后;评估

中图分类号:R49 文献标识码:B 文章编号:1673 6567(2011)01 0128 02

等早日让患者达到坐位平衡3级;在达到坐位平衡3级时,应强化患者的坐-站训练、患肢负重、站位平衡、重心转移等针

[3]

对性训练;(2)神经肌肉促进技术始终贯穿治疗的整个过程如Brunnstrom、Rood、Bobath、MRP等逐渐诱发随意运动及分离运动出现[4];(3)传统康复治疗方法:针灸治疗,主要针对运动功能障碍,临床常见取穴为肩髃、曲池、手三里、合谷、外关、髀关、伏兔、丰隆、风市、环跳、委中、阳陵泉、足三里、悬钟、三阴交等[5];(4)直立床站立训练:从30 开始,每天增加2~5 ,每次30~40分钟,注意监控患者血压;(5)理疗:对早期无自主运动的患者给予功能性电刺激治疗[6],使用北京爱生公司生产的型号NMT-91的多功能神经肌肉治疗仪,每次20分钟,每天1次,诱发上下肢主动活动的出现及防止肌肉萎缩;对出现部分自主运动或随意运动的患者给予肌电生物反馈治疗,使用丹麦Am800神经网络重建治疗仪诱发及强化患者腕背伸、踝背屈的出现;以上常规治疗每天1次,每周6次。治疗组在此基础上,增加床边卧位踏车活动训练,使用德国ReckMotomedletto2型智能运动训练系统。根据患者的不同情况调节不同的运动训练模式,可以采用完全的被动活动,情况较好的患者也可以增加适当的阻力,治疗时间为20min/d,6次/W,一般持续2~4周,当患者达到坐位平衡2级或者直立床训练达到75 以上时,可以终止训练。同时在训练的过程

临床资料

1一般资料:选择于2009年10月~2010年4月在我科住院的亚急性期脑卒中患者40例,入选标准[1]:(1)通过CT或MRI明确诊断;(2)病程在2个月之内;(3)生命体征稳定,意识清楚,服从指导;(4)下肢Brunnstrom分级在 级以上;(5)治疗前所有患者均不能独立行走;(6)排除有严重心功能不全等会引起其他意外的疾病。所选的40例患者中男性26例,女性14例,平均年龄60 9岁,将患者随机分成2组,2组在性别、年龄、发病情况等方面差异均无显著性(P>0 05)。见表1。

表1 治疗组和对照组患者一般资料

组别治疗组对照组

例数2020

性别(例,男/女)

12/814/6

年龄(岁)

病程(天)

脑出血/脑梗死(例)

11/910/10

60 3 11 425 2 14 761 2 14 128 6 11 3

2治疗方法:2组患者在急性期的临床治疗及药物使用上

均相似,无显著差异,亚急性期均进行床边常规康复治疗方法,治疗组增加床边卧位踏车活动训练。常规的康复治疗包括:(1)亚急性期患者以床边治疗为主,早期良肢位、健侧及患侧卧位的摆放[2],关节全范围被动活动,床上的翻身转移训练