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新型轻量化上肢外骨骼!“超级外挂”为脑卒中患者开启健康新纪元

上肢外骨骼是一种可穿戴式机械臂,机械臂的运动与人体上肢运动相匹配,可以提供安全、灵活、丰富的康复训练,能够实现主动、被动、主被动协调等运动模式。

使用外骨骼机械臂进行肌力训练,能够恢复患者上半身的功能,帮助患者变得更加独立,尤其是对中风患者有更大意义。

起源

由于脑部血管阻塞或者突然破裂导致大脑供血不足而引起的脑组织损伤疾病称为“脑卒中(stroke)”又称为“中风”。世界卫生组织调查数据显示,在 2015 年全球 5640 万例死亡中,半数以上(54%)是由以下 10 种病因导致,其中脑卒中高居第二位。

另一方面,权威医学期刊《新英格兰医学杂志》根据1990-2016年的数据研究显示,全球25岁以上的人中,1/4 有患中风的风险,而中国人风险最高。依2017年我国居民数据,每5位死亡者中就至少有1人死于脑卒中,且脑卒中后存活者中70%留有不同程度的残疾,患者中最普遍的后遗症是上肢轻度瘫痪,而上肢运动功能的缺失会极大降低患者的生活质量。

临床试验证明,除了手术和药物治疗外,康复运动训练有助于偏瘫患者在大脑中枢与肢体运动控制之间重新建立有效联系。

为帮助中风患者实现康复运动训练,通常治疗师需要长期引导完成一系列动作,可以视为一种再学习或者再训练的过程,高重复性、高强度、目标导向性的特定任务训练。现有康复治疗医师和专业护理人员的数量远不能满足实际的需求,上肢康复机械臂的出现为改变康复治疗现状提供了一种有效的解决方案。

正是源于协助这部分患者完成上半身的复健的需求,Harmonic Bionics开发的Harmony SHR项目于2011年在德克萨斯大学雷诺机器人实验室启动,资金来自国家科学基金会和美国宇航局。

它既可以按照预先编制的程序自动重复模拟日常的多平面运动来促进功能恢复;又可以支持患者本人通过正常一侧手臂来引导另一侧完成复健动作;或通过实时记录健康的手臂运动,并将其复制到受中风影响的一侧来进行以患者为主导的治疗,或者称为“双向同步治疗”。

核心技术

肩关节复合体包括胸锁关节、肩胛胸廓关节、肩锁关节和盂肱关节,涉及胸骨、锁骨、肋骨、肩胛骨和肱骨,是人体中最复杂的关节。16 块肌肉控制肩关节复合体,从而实现大范围运动,这些肌肉通常不是独立发挥作用,而是协调配合控制多个关节运动。

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