目的:针对脑卒中和外伤等因素导致的下肢功能障碍问题,设计一种新型坐卧式下肢康复机器人的控制系统.方法:开发了基于坐卧式下肢康复机器人的分布式控制系统;提出了高精度的被动训练控制方案和主被动混合训练控制方案;并进行了传感器采集模块测试试验、被动康复训练试验和主被动混合训练试验,来验证所设计的控制系统性能.结果:传感器采集模块具有很高的精度,被动康复训练和主被动混合训练均达到了预期效果.结论:该下肢康复机器人控制系统设计合理,方案可行.

目的 基于《国际疾病分类第十一次修订本》(ICD-11)和《国际功能、残疾和健康分类》(ICF)对不同类型运动康复及相关干预对脊髓损伤患者身体结构和功能、活动和参与、生活质量的影响的系统综述进行系统综述.方法 检索PubMed、Embase、EBSCO、Web of Science、中国知网,收集2015年1月至2023年1月公开发表的有关脊髓损伤患者运动康复及其健康效益的系统综述,进行系统综述.结果 最终纳入8篇英文文献,来自加拿大、美国、韩国、澳大利亚、巴西和荷兰,主要来源于物理医学与康复、神经医学与康复、运动干预等领域,发表日期主要集中在2015年至2021年.共涉及165项随机对照试验,2 746例参与者,年龄18～65岁.疾病类型包括脊髓损伤(完全性、不完全性)、四肢瘫、截瘫(胸椎、腰椎和骶椎损伤)、运动神经元损伤(上、下).干预包括3类:被动干预,采用运动辅助设备,如动力外骨骼辅助机器人、电自行车等,以及功能性电刺激;主动干预,如步进运动,平地训练、户外行走和进行日常生活活动等;混合干预(主动+被动),运动与功能性电刺激相结合、运动与运动辅助设备相结合.干预频率为每次10～240 min,每周2～18次,干预强度为低～剧烈,持续1～456周.干预场所主要涉及家庭、社区卫生服务中心、运动场馆.干预可改善心血管,提高腿部血流速度;改善肌肉骨骼结构与提高肌肉力量、耐受性、柔韧性;减缓痉挛,提高神经系统的反射兴奋性;提高步态速度,增加步行距离;提高功能独立性水平,如改善排便规律;改善身体健康状况,如降低痉挛程度、减少药物使用(如巴氯芬)、提高感染免疫反应水平、降低患病风险(血管性痴呆和呼吸系统疾病);改善心理状况.结论 本研究基于ICD-11和ICF构建脊髓损伤患者参与主动或被动运动康复及相关干预的研究架构.脊髓损伤患者可通过被动干预(运动辅助设备、功能性电刺激)、主动干预(步进运动、户外行走等)、混合干预(运动与功能性电刺激相结合、运动与运动辅助设备相结合)改善身体结构与功能,提高活动和参与水平,改善生活质量与福祉.

目的 提出一种新型轻量化穿戴式下肢外骨骼助行机器人系统,探究其辅助步态紊乱者和T4脊髓节段以下损伤的截瘫患者(排除双下肢肌痉挛和明显疼痛者)实现行走及姿态变换康复训练的可行性.方法 设计髋关节双电机主动驱动,膝关节被动四连杆模拟人体运动瞬心变化的主被动混合式可穿戴下肢外骨骼助行机器人结构,基于模块化设计思想,提出以STM32F767IGT6及外围电路为主控制器,包含姿态采集、电源和拐杖模块的控制系统.以正常人穿戴该外骨骼机器人进行平地、斜坡及姿态变换实验,分析运动过程中髋、膝、踝关节角度,并对比正常人穿戴和未穿戴该机器人股外侧肌和股内侧肌的肌电信号.结果 穿戴者可实现仅基于该外骨骼机器人系统辅助的坐下-站立姿态变换以及平地/斜坡行走,且髋、膝、踝关节角度与正常人行走变化趋势基本一致,穿戴该机器人相比未穿戴行走时,股外侧肌和股内侧肌肌电信号均降低.结论 该主被动混合式可穿戴下肢外骨骼助行机器人在仅髋关节两个电机驱动下,依然可实现行走及姿态变换的康复训练,验证了髋关节双电机主动驱动、膝关节被动四连杆结构的下肢外骨骼助行机器人系统帮助截瘫患者和步态紊乱者行走康复的可行性.

运动康复有助于促进脊柱损伤的恢复或脑卒中患者神经可塑,这对患者受损运动功能的恢复有着非常重要的作用.近年来,功能性电刺激(FES)技术与外骨骼机器人的结合,发挥了这两种康复技术的优势,同时互补了各自缺陷,从而促进实现了更有效的康复辅助模式,目前已逐渐成为本领域的研究热点.综述融合FES与下肢康复机器人混合控制策略的研究现状,并分别就FES结合被动矫形器的单向控制方法和融合主动外骨骼的协同控制方法,剖析其相关技术与难点;讨论构建人机信息交互环路的关键问题,以及如何设计出合理高效混合控制策略,从而实现动态控制分配和患者最大程度主动参与康复训练的目标.对未来的混合康复技术发展方向进行了总结与展望.