面向偏瘫患者的穿戴式下肢康复外骨骼的研究

发布时间：2020-04-11 11:52

【摘要】：近年来,下肢外骨骼的研究取得了很大的进展。在医疗康复领域,外骨骼有希望作用于偏瘫患者,让患者在脱离医生帮助的情况下自主地完成步行康复训练,提高效率,降低康复成本。然而,现阶段的主动式下肢康复外骨骼基本面向因脊柱神经损伤或其他疾病而完全失去步行能力的全瘫患者,并不能很好地适用于轻度偏瘫患者的康复步行。这些外骨骼通常过于笨重,很难轻便地穿戴和使用;所使用的控制策略耗时,不适合针对不同体型不同患病程度的个性化训练;若持续使用刚性驱动的方式,患者的偏瘫侧下肢肌肉并没有被刺激到,用进废退,长此以往会引发肌肉的废用性失能,甚至导致残疾。患者的个性化康复训练仍有很多问题需要解决和改善。针对以上问题,本文提出了组合刚性骨架和柔性驱动方式的穿戴式下肢康复外骨骼。刚性骨架提供保护和支撑,拉线提供合适的助力。提出患侧模仿健侧的控制方法,进行个性化训练。提出机器视觉的方法用于非接触式的人体步态测量。外骨骼可以持续对下肢偏瘫受损步态进行矫正,为偏瘫下肢提供助力,促进下肢的康复。本文的主要研究工作内容如下:研究了人体生理结构特征,从理论上分析健康人正常步态和偏瘫患者受损步态的区别。设计一个步态测量实验,使用机器视觉方式获得患者实际的偏瘫步态。针对偏瘫受损步态的矫形和助力要求,建立人体-外骨骼多刚体模型,并使用MATLAB和Adams软件进行动力学分析和验证,获得外骨设计要求参数。在此基础上,设计了一套完整的面向偏瘫患者的下肢康复外骨骼。患侧模仿健侧的控制方法被提出来用于指导康复行走训练。最后,加工制造了下肢康复外骨骼的原型样机,并测试了其性能。实验结果表明,外骨骼可以矫正偏瘫患者的受损步态,同时也可以为患者提供部分辅助力,减少患者的生物能支出,存在明显的益处。此外骨骼对于偏瘫患者的步行康复训练具有潜在的应用前景。
【图文】：

LoKomat康复装置

辅助装置,外骨骼,关节

7图 1- 4 隐藏式行走辅助装置，浙江大学设计了一种使用气压驱动的下肢外骨骼腿，并开体耦合控制策略的研究[36]。中科院研制出了一种康复装置[37相应的关节上，，在运动时本身就给佩戴者带来了负重上的压布也不利于患者使用拐杖或其他支撑工具来保持行走平衡，不足的患者在日常生活中长期康复治疗使用。关节下肢外骨骼在固定的运动平台上由单关节外骨骼带动，完成多种康复训主要提供了关节保护及关节助力的作用。One-DOFdevice[38
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R496;TH77

【参考文献】