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智能机器人研究与康复训练矫正功能障碍

       脑卒中是导致运动功能障碍的主要疾病之一,具有高发病率、高致残率和高复发率的特点。 据统计,我国每年新发脑卒中患者约 200 万人,给家庭和社会带来沉重的负担。 脑卒中上肢运动功能障碍是脑卒中后常见的较难、较慢恢复的功能障碍之一,30%~66%的幸存者上肢功能都会长期受损。截肢康复是康复医学中“三瘫一截”的四大难题之一。即使现代生机电技术高度融合的仿生假肢手,由于其缺乏真实人手的柔顺舒适性和触觉感知,仍不为许多截肢患者所接受。假肢手感知与控制的神经信息解析和交互技术的突破,对于实现新型假肢手功能的跨越提升具有十分重要的影响。上肢的运动和感觉功能障碍,使得原本日常生活中的一些简单活动变得尤为困难,特别是上肢运动成分较多的活动,如洗脸、刷牙、吃饭、穿衣等,并且易使患者产生挫败感和抑郁情绪,进而严重影响患者的生活质量。

       对于上肢功能障碍患者来说,传统的手法治疗对患者及其家属而言无疑是最有效地治疗。但是此类方法的缺点也显而易见:一是一般只能一对一地治疗、耗时、费力且人力资本高;二是康复科缺少必要的矫正器械等原因,很多患者得不到及时、规范的康复治疗,错过了最佳的治疗时机;三是重复性训练易感枯燥,患者参与度低;四是缺乏客观的评估,无法实时检测治疗效果。为解决这些康复训练过程中出现的问题,急需安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术,因此,机器人训练技术在这种背景下应运而生!

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        康复机器人涉及医学、机械、电子、材料、控制、人工智能、神经科学等多个领域,是名副其实的多学科结晶。康频智能研发团队针对康复医疗科的现状与慢病管理康复需求,应用AI技术,联合研究机构进行肌电假肢手研究和上肢智能康复机器人开发,在康复医疗的临床处理基础上,依托“智能康复机器人”循环训练与康复医疗集成组合,应用于康复医疗机构,获得使用单位与患者一致好评。

       肌电假肢手研究 半个多世纪以来,肌电假肢手的功能没有得到很大的提升。与人手灵巧控制的四大要素相比较,现有假肢手拒用和弃用率高居不下的主要原因是缺乏安全有效的触觉感知反馈和仿生控制的功能(图1)。

       为了提高假肢手功能、加快实用化进程,提升临床接受度,围绕“再造人手功能”的目标,以提高假肢手与人体感知运动控制系统的神经类同性为出发点,以实现仿生的感知反馈和舒适控制为核心目标,基于主动功能材料、无创电刺激感知反馈、神经信息解析和神经控制建模等变革性技术,深入研究假肢手再造和灵巧功能的瓶颈问题,实现截肢者手功能康复的跨越提升(图2).

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上肢智能力反馈康复机器人

       作为辅助疗法进行人机交互控制的代表技术,在技术层面、表现形式方面本身具有创新性。它通过全球领先的力反馈算法和高性能电机,可以模拟治疗师手上的“力道”。可以提供高强度的任务导向训练,精确客观地量化每个动作,提供沉浸式的游戏训练,迅速提高使用者运动的力度、速度、准确度。大大提高了治疗师的工作效率,将以往容易枯燥疲劳的人工训练,变为充满趣味且力道丰沛的“人机训练。应用康复机器人进行一致性康复训练,将康复技术赋予具有力反馈特点的机器人上,实现远程同质化康复,使更多患者受益。

机器人训练好像玩游戏 功能康复训练充满乐趣

  • 个性化的康复方案 :    针对肩肘关节复合运动,提供丰富的训练方案,治疗师可以根据使用者的不同情况个性化的制定针对性的运动处方,汇集专业智慧,实现平面内任意轨迹训练。
  • 自定义试教模式 :   治疗师可以控制机器人的手臂,带着患者的上肢制定训练动作,机器人会记住并重复,实现各种康复目的。通过多维力传感器和位置传感器,精确记录用户训练每个动作的数据。设备支持活动范围、肌力等多项能力评估,通过评估结果的对比与数据分析,提供更佳的训练方式选择。每次评估及训练后,系统可自动生成报告并保存,方便医生及治疗师随时查看以调整康复计划。
  • 丰富的训练类型:    智能康复中心汇集多种功能训练模式,实现了将运动控制训练和认知训练相结合,近端训练与远端训练相结合,肌力训练和关节活动度训练结合的革命性治疗。比较传统,彰显如下优势:首先,机器人不会疲劳。由它来提供重复的发力,无论做多少次运动都不会劳累。这样治疗的效率和准确性都会提高,真是很好的帮手。其次,机器人能记录很多数据。这样才能告诉康复团队,您的运动是否有进步,方案需不需要调整。在这个信息时代,一切都有据可依,这样才放心。第三,机器人的训练方案能够因人而异。动作太容易?那就把阻力加大、任务变难。动作太难做不出?那就把要求降下来,循序渐进。量身定做效果会更好!
  • 传统康复器械+康复机器人康复训练:   虽然一些传统康复器械长得还真有点像康复机器人,但这类设备中一般没有复杂的传感器,也不提供变化力道、切换主被动训练等功能,所以一般不把它们称为康复机器人。比如关节持续被动活动器(CPM),它们也在电机带动下牵引患者进行运动,对保持关节的被动活动度很有帮助。因此,智能康复中心在装备康复机器人时,依然把机械化康养器械作为康复配套,使传统的康养器械与之有机结合,开创康复治疗新途径。
  • 安全智能于一体:    急停按钮、痉挛保护、安全电子围栏,全方位的安全保护让患者最放心的使用。多维力传感器和位置传感器,精确记录用户训练每个动作的数据。