第六章-新技術在康復工程中應用1

概述假肢技術(智能假肢）康復機器人及相關技術主要應用于環(huán)境控制系統(tǒng)、滿足患者功能需要、患者職業(yè)康復等目前康復機器人在輔助神經(jīng)、肌肉康復方面進步很大功能電刺激與神經(jīng)康復功能性神經(jīng)-肌肉電刺激訓練系統(tǒng)、肌電生物反饋訓練系統(tǒng)第一頁，共38頁。視覺與聽覺障礙的輔助技術人工耳蝸、電子或聲音的導向輔助用具、語言輸出和視覺假體等康復評定方法與裝置三維步態(tài)分析系統(tǒng)、等速肌力測試系統(tǒng)、表面肌電測試系統(tǒng)遠程康復第二頁，共38頁。第二節(jié)環(huán)境控制系統(tǒng)第三頁，共38頁。一、概述環(huán)境控制系統(tǒng)（environmentalcontrolsystemorunite，ECSorECU）是專為四肢癱或其他重度殘疾者設計的一種自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可以幫助患者利用其尚存的活動能力，有效的控制病床周圍環(huán)境中的一些常用設施，并按照編好的程序完成特定的任務。環(huán)境控制系統(tǒng)是殘疾人與環(huán)境間的橋梁，可以幫助殘疾人不同程度地減少日常生活依賴程度、提高生活自理能力，在提高重度殘疾人的生活質量方面有著積極意義。第四頁，共38頁。二、內容（一）定義環(huán)境控制系統(tǒng)（environmentalcontrolsystemorunite,簡稱ECSorECU）是為四肢癱或其他重度殘疾者設計的、用以控制病床周圍環(huán)境中的一些常用設施，以減少在日常生活中的依賴程度的自動控制系統(tǒng)。第五頁，共38頁。（二）系統(tǒng)的組成第六頁，共38頁。三、臨床應用（一）環(huán)境控制選擇第七頁，共38頁。（二）操作方法的選擇直接選擇法掃描選擇法是將幾個操作對象物用相應的指示燈依次閃光來表示，當患者看到所要求的目的對象物指示燈亮時，即將指定信號輸入，以完成選擇動作編碼選擇法是按照預先設定的規(guī)則進行操作，并以此來指定作為目的對象的操作內容第八頁，共38頁。（三）典型環(huán)境控制系統(tǒng)介紹由吹吸指令管控制的生活環(huán)境系統(tǒng)第九頁，共38頁。第三節(jié)康復機器人第十頁，共38頁。一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。機器人系統(tǒng)具有類人的功能，還能完成各種動作。機器人系統(tǒng)的結構由機器人的機構部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分組成。第十一頁，共38頁。屬于醫(yī)療機器人范疇。康復機器人是人-機-環(huán)境的和諧統(tǒng)一體,是康復工程與機器人技術相結合的產物，體現(xiàn)了康復醫(yī)學和機器人技術的完美結合。涉及康復醫(yī)學、生物力學、機械學、力學、電子學、材料學、計算機科學以及機器人學等諸多領域,第十二頁，共38頁。康復機器人是為了幫助病人進行康復訓練，或以機器人輔助病人的某些生理功能，照顧老人或殘疾人的日常生活，幫助處理醫(yī)院里的一些日常事務而設計的一類機器人。涉及機器人運動學、動力學、伺服控制技術外，還涉及到人體的運動機理和運動模型、人與機器人的協(xié)調運動控制、人機安全、特種機構、人的運動狀態(tài)測量及康復評價方法等多項技術。第十三頁，共38頁。（一）定義從廣義上講，康復機器人系統(tǒng)包括醫(yī)院機器人系統(tǒng)、家庭日常生活護理機器人和智能輪椅等；從狹義上講，康復機器人系統(tǒng)是幫助殘疾人解決生活中困難的一種工具，它可以在家里或在工作場合使用，使殘疾人獲得更強的獨立生活能力，并相當大的提高他們的生活質量。第十四頁，共38頁。康復機器人由計算機控制，并配有相應的傳感器和安全系統(tǒng)，在設定的程序下自動進行工作。隨著現(xiàn)代中樞神經(jīng)康復機制研究的進展，康復機器人技術在歐美等國家已經(jīng)得到了科研工作者和醫(yī)療機構的普遍重視，是近年來集醫(yī)學與工學諸多相關學科為一體的交叉研究熱點之一。第十五頁，共38頁。第十六頁，共38頁。康復機器人

結構分類功能分類移動式機器人搭載式機器人

工作站式機器人康復訓練機器人輔助型康復機器人第十七頁，共38頁。1.Handy1康復機器人目前世界上最成功的一種低價的康復機器人系統(tǒng)。提供可以拆卸的滑動托盤,以實現(xiàn)相應的功能。吃飯/喝水托盤洗臉/刮臉/刷牙托盤化妝托盤第十八頁，共38頁。2.機器人護士“Ri-Man”

日本的物理與化學研究所（RIKEN）研制高158厘米，重約100公斤，裝備了5個天線傳感器和19個傳動裝置.能和人一樣保持身體平衡并完成看護病人的任務。第十九頁，共38頁。3.護士助手“護士助手”是一個移動式護理機器人，由行走部分、行駛控制器及大量的傳感器組成，可以在醫(yī)院中自由行動，其速度為0.7米/秒左右。第二十頁，共38頁。護理機器人Master系統(tǒng)被公認為是具代表性的固定式康復護理機器人利用其可實現(xiàn)喝水、吃飯、抽煙、下棋、翻書、打電話、聽音響、電視、裝磁盤等工作第二十一頁，共38頁。1.雙手協(xié)調訓練裝置：手-物體-手（hand-object-hand）該裝置從人類日常生活中對雙手協(xié)調性工作的需要出發(fā)，利用健手帶動患手的主從方法，通過實現(xiàn)簡單的雙手移動和擠壓物體以達到訓練雙手協(xié)調性的目的?？祻陀柧殭C器人應用現(xiàn)狀作為上肢康復機器人研究的起點，1993年加利福尼亞大學的PeterS.lum研究設計了雙手康復裝置第二十二頁，共38頁。2.MIT-Manus康復機器人該機器人是一種30英寸高的機械臂，可以與計算機屏幕相連接。是由五連桿組成的平面兩自由度并聯(lián)機構。1995年美國麻省理工大學研制了MIT-MANUS手臂康復訓練機器人樣機第二十三頁，共38頁。3.MIME（Mirror-ImageMotionEnabler）該系列機器人分為三代，第一代能夠完成兩個自由度的單關節(jié)運動，包括肘部屈/伸，前臂旋前/旋后的運動。第二代能夠實現(xiàn)前臂的平面運動，第三代能夠實現(xiàn)前臂的三維空間運動，可執(zhí)行被動運動和主動－輔助運動兩種訓練形式。1999年斯坦福大學開發(fā)了MIME系列康復機器人第二十四頁，共38頁。4.ARMGuide（AssistedRehabilitationandMeasurementGuide）該設備具有三個自由度，通過手動調節(jié)其中兩個自由度Yaw和Pitch使患者完成不同直線軌跡的上肢及物(reach)運動訓練。2000年芝加哥大學研制了ARMGuide上肢訓練設備第二十五頁，共38頁。5.Lokomat下肢康復機器人下肢康復訓練機器人能夠使患者模擬正常人的步伐規(guī)律作康復訓練運動，鍛煉下肢的肌肉，恢復神經(jīng)系統(tǒng)對行走功能的控制能力，達到恢復走路功能的目的。第二十六頁，共38頁。第四節(jié)其他新技術的應用第二十七頁，共38頁。一、遠程康復第二十八頁，共38頁。遠程康復系統(tǒng)第二十九頁，共38頁。二、視覺與聽覺障礙的輔助技術（一）視覺障礙的輔助技術第三十頁，共38頁。盲文打印技術電子放大技術光學字符識別技術語音識別技術語音合成技術代表性技術盲文顯示技術生物識別技術視覺假體技術（一）視覺障礙的輔助技術第三十一頁，共38頁。光學字符識別技術通常分為手寫漢字識別系統(tǒng)和印刷漢字識別系統(tǒng)兩大類手寫漢字識別系統(tǒng)又可分為聯(lián)機和脫機兩種視覺假體技術屬于功能電刺激的一種，對視覺通路的完好部位施加特定的人工電刺激，來興奮神經(jīng)細胞、模擬自然光刺激的效果，使盲人產生視覺感受第三十二頁，共38頁。（二）聽覺障礙的輔助技術－人工耳蝸目前全聾患者恢復聽覺的惟一有效的治療方法替代已經(jīng)損傷的耳蝸毛細胞，通過電流刺激聽覺神經(jīng)目前可以用多個電極轉換聲音信息第三十三頁，共38頁。（二）聽覺障礙的輔助技術－人工耳蝸人工耳蝸一般包括體內的植入體，和體外的言語處理器、頭件三個部分。第三十四頁，共38頁。（二）聽覺障礙的輔助技術－人工耳蝸

人工耳蝸的工作過程第三十五頁，共38頁。（一）等速肌力測訓系統(tǒng)包括：Cybex、Biodex、Lido、Kin-com及Ariel等多種儀器?？梢赃M行等速離心、等速向心、等長、等張等多種不同肌肉收縮方式的肌力測試，提供詳細的肌肉功能各項測試參數(shù)，以及全面的力矩曲線，便于綜合評價肌肉功能及損傷部位和程度等。可以提供