近期,中国科学院沈阳自动化研究所的研究成果有望为下肢偏瘫患者带来新的希望。该所成功研发的“刚柔结合”型下肢多关节康复外骨骼机器人,预计将显著增强偏瘫康复的成效。此类机器人或许能够有效改善目前偏瘫康复的现状。
研发背景
下肢瘫痪使得患者日常活动遭遇极大困扰,而康复过程中使用的辅助外骨骼机器人为他们带来了新的康复可能性。不过,目前广泛使用的偏瘫康复外骨骼存在诸多不足,同时面临众多技术挑战。由于技术限制,这些外骨骼在临床训练中的应用效果不尽如人意,进而影响了患者功能恢复的效率,导致恢复速度相对较慢。在偏瘫康复这一专业领域,亟需引入新的技术突破,目的是为了增强康复治疗的整体成效。
患者特殊需求
在康复阶段,偏瘫患者有着特定的需求。他们表现出两个特点:一是患侧肢体需要精确的指导来进行康复训练,二是健侧肢体需要与患侧保持良好的协作。然而,遗憾的是,传统的统一控制方法并未能完全满足这些特殊需求,这导致患者难以达到理想的康复效果。
技术创新亮点
针对上述问题,研究团队凭借自主研发的串联弹性驱动器,取得了显著进展。他们成功研发了一种兼具刚性和柔性的柔性驱动关节,这种关节能够与人体关节的运动特点实现良好匹配。该关节具备多种刚度响应模态,不仅保证了结构的柔性,还实现了对力的精确控制。另外,该关节在遭受外部冲击时,还能确保患者进行稳定的运动。
驱动方案构建
该研究团队基于该核心技术的显著进展,成功研制出一套创新的外骨骼机器人驱动方案。该方案设计的外骨骼机器人,重量仅为0.99公斤,性能卓越,显著优于同类产品。此外,该机器人还具备极高的功率密度,达到了212瓦每公斤的出色水平。针对偏瘫患者康复过程中对下肢双侧同步辅助和同侧多关节协同训练的特殊要求,我们已成功研发出对双侧髋关节、膝关节以及踝关节进行完整链路柔顺驱动的技术,同时,我们还制定了一套多维度的、适用于人机交互的适配系统设计方案。
临床验证情况
研究团队为了对该外骨骼机器人的性能进行评估,开展了活跃的临床试验。他们与中国人民解放军总医院等医疗单位建立了合作关系,对60余名偏瘫患者实施了超过100次的临床测试。这些测试不仅执行严格,而且方法科学,通过让实际患者操作机器人,以检验其功能效果。
康复效果显著
临床验证的数据显示,该研究方法取得了显著的成效。在实现关键康复目标方面,该方法表现优异,如在运动学重塑领域,多关节的平均跟踪精度提升了61.8%,波动范围控制在±17.4%以内;在步态模式方面,自然度和对称性均有显著改善,不对称指数降低了10.5%。这些研究结果充分证实,该外骨骼机器人在偏瘫患者的康复治疗方面展现出积极且明显的成效。
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