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脊髓损伤康复之外骨骼机器人
2015-01-06 12:58:16 来源：作者：评论：0 点击：

脊髓损伤(SCI)患者常因长期卧床和乘坐轮椅而容易罹患褥疮、骨密度下降、下肢关节挛缩和深静脉血栓(DVT)等并发症。一旦DVT栓子从下肢静脉血管壁脱落并随血流进入肺动脉(PA)，肺动脉血栓(PE)发生的风险将会增高。PE可能会导致呼吸困难和胸痛，并且症状也相当严重，病死率高于30%。
而使用外骨骼机器人进行步态支持训练，不仅可使患者更有效的移动肢体，而且在地面反作用力(GRF)的作用下，对肌肉骨骼系统也会形成刺激，从而降低上述事件的发生。此外，步态支持还有助于行走功能的再学习，尤其对严重脊髓损伤患者。再者，机器人在提供步态支持的同时，也可以帮助患者保持或重获感觉功能。
为了对一种新型可穿戴外骨骼机器人进行评估，来自日本筑波大学Cybernics研究中心的Atsushi Tsukahara学者等进行了相关研究，并发表于Neural Syst Rehabil Eng 2014年10月刊上。
该研究使用的步态评估器不仅能够根据地面反做用力中点(CoGRF)引导摆腿初始意向，还能够根据步行速度推断出摆腿速度。(如图1)

图1 HAL系统是专门为不能站立与行走的严重瘫痪者配置的。它可以根据GRF和患者的步行速度来调整各轴的运转，并使患者瘫痪下肢完成协调性运动。
在该研究中，研究人员首先介绍了步态支持系统的发展，包括步态意图评估器、轨迹记录仪和步态记录仪。在造模并装备外骨骼机器人(混合助力义肢，HAL)以及制定评估计划后，使用该支持系统进行了步态支持初级实验(测试其安全性、有效性、稳定性及调整准确性)，并将该支持系统用于严重SCI患者进行实际测试(10分钟步行测试)。
结果显示，该系统可以辅助患者顺利完成系统化的行走，同时也可以根据步行速度来调整摆腿速度。而该系统与膝-踝-足支具的主要区别点在于，该系统主要是通过捕获CoGRF分布和行走时间来确定步态特征的。
通过本实验的研究验证，研究人员阐述了该步态支持运算系统的有效性和实际可行性。并且指出，该系统可为SCI患者和临床实践提供一种早期、安全、有效的步态支持和训练系统。

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