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Adaptive Control of Lower-Limb Exoskeletons for Walking Assistance Based on Inter-Joint Coordination
编辑人员丨4天前
Unilateral motor impairment can disrupt the coordination between the joints,impeding the patient's normal gait.To assist such patients to walk normally and naturally,an adaptive control algorithm based on inter-joint coordination was proposed in this work for lower-limb exoskeletons.The control strategy can generate the reference trajectory of the affected leg in real time based on a motion coordination model between the joints,and adopt an adaptive controller with virtual windows to track the reference trajectory.Long Short-Term Memory(LSTM)network was also adopted to establish the coordina-tion model between the joints of both lower limbs,which was optimized by preprocessing angle information and adding gait phase information.In the adaptive controller,the virtual windows were symmetrically distributed around the reference trajectory,and its width was adjusted according to the gait phase of the auxiliary leg.In addition,the impedance parameters of the controller were updated online to match the motion capacity of the affected leg based on the spatiotemporal sym-metry factors between the bilateral gaits.The LSTM coordination model demonstrated good accuracy and generality in the gait database of seven individuals,with an average root mean square error of 3.5° and 4.1° for the hip and knee joint angle estimation,respectively.To further evaluate the control algorithm,four healthy subjects walked wearing the exoskeleton while additional weights were added around the ankle joint to simulate an asymmetric gait.From the experimental results,it was shown that the algorithm improved the gait symmetry of the subjects to a normal level while exhibiting great adapt-ability to different subjects.
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编辑人员丨4天前
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下肢外骨骼在帕金森病脑深部电刺激术后步态障碍康复中的初步应用
编辑人员丨4天前
目的:探讨应用下肢外骨骼系统辅助帕金森病(PD)患者脑深部电刺激术后程控和步态障碍康复治疗的临床效果和初步经验。方法:前瞻性纳入2019年6月至2023年6月南京医科大学附属脑科医院功能神经外科行双侧丘脑底核脑深部电刺激术后步态障碍症状波动的PD患者,共10例。术前Hoehn-Yahr分级为2.5级2例,3.0级5例,4.0级3例。采用外骨骼系统进行力反馈训练和步态姿势矫正训练,通过监测步态数据来进行程控。采用配对 t检验对比分析首次训练前与末次训练后患者的双下肢摆动相占比、双下肢步幅、步速和步频,以评估疗效。 结果:10例患者均在下肢外骨骼系统辅助训练下调整程控参数,每个周期训练4次,共2~4个周期。与首次训练前比较,PD患者末次训练后双下肢的摆动相占比增加[左侧为(27.57±2.39)%对比(24.30±2.75)%;右侧为(27.38±2.96)%对比(23.15±2.77)%]、双下肢步幅均增加[左侧为(0.83±0.16)m对比(0.55±0.18)m;右侧为(0.83±0.16)m对比(0.55±0.17)m]、步速增加[(0.73±0.18)m/s对比(0.46±0.14)m/s],差异均具有统计学意义(均 P<0.05);而步频较训练前无明显改善[(106.80±15.50)步/min对比(103.84±10.53)步/min, P=0.559]。 结论:初步研究发现,应用下肢外骨骼系统辅助PD患者脑深部电刺激术后程控和康复治疗可在一定程度上改善患者的步态障碍。
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编辑人员丨4天前
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下肢外骨骼机器人联合踝关节康复训练对脑卒中后步行功能障碍患者步行功能的影响
编辑人员丨4天前
目的:观察下肢外骨骼机器人联合踝关节康复训练对脑卒中后步行功能障碍患者步行功能的影响。方法:将脑卒中患者45例按随机数字表法分为对照组、机器人组和联合组,每组患者15例。对照组采用常规康复训练,机器人组在常规康复训练的基础上增加下肢外骨骼机器人辅助的步行训练;联合组每日常规康复训练20 min,然后每日增加下肢外骨骼机器人辅助的步行训练10 min,和踝关节康复训练10 min。3组患者均每日训练1次,每周训练5 d,连续训练3周。治疗前和治疗3周后(治疗后)采用Fugl-Meyer运动功能量表评定下肢部分(FMA-LE)、Holden功能性步行分级(FAC)、步速和步频来评价3组患者的步行功能。结果:治疗后,3组患者的FMA-LE评分、FAC分级、步速和步频均较组内治疗前均显著改善,差异均有统计学意义( P<0.05)。治疗后,机器人组的FMA-LE评分、步速和步频均显著优于对照组治疗后( P<0.05),而联合组治疗后的FMA-LE评分、步速和步频分别为(22.67±1.63)分、(0.65±0.05)m/s和(80.80±4.28)步/min,均显著优于对照组和机器人组治疗后,差异均有统计学意义( P<0.05)。 结论:下肢外骨骼机器人联合踝关节康复训练可显著改善脑卒中后步行功能障碍患者的步行功能。
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编辑人员丨4天前
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外骨骼机器人在下肢运动障碍患者中的临床研究进展
编辑人员丨4天前
近年来,因脑卒中、脊髓损伤等神经系统疾病失去行动能力的患者不断增多。相关指南指出,早期、科学的康复训练对于改善预后、提高生活质量至关重要。然而,现有的康复手段依赖治疗师一对一或多对一地训练,不足以满足临床需求。外骨骼机器人作为一项新兴技术,为下肢运动障碍患者提供了新的康复助行方案,成为国内外的研究热点,相关的临床研究也在迅猛开展。文中总结了近10年来外骨骼机器人在神经系统损伤所致的下肢运动障碍患者中的临床研究进展,并对外骨骼机器人的研发及临床推广进行展望。
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编辑人员丨4天前
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重症监护病房康复智慧化平台
编辑人员丨4天前
随着康复医学及危重症医学的发展,重症康复日益成为临床关注的热点。随着人工智能的发展,可穿戴装备及非接触式多模态行为感知设备可实现患者生命体征连续采集、传输、大数据库的建立及康复策略智能化制定,可穿戴设备、外骨骼机器人、体位管理床、康复机器人、虚拟现实等可用于重症呼吸康复实施,智能康复序贯远程居家管理的全流程康复工作模式,有望成为未来重症康复的新工作模式。
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编辑人员丨4天前
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FGF23生物学特征及其与代谢性疾病关系的研究
编辑人员丨4天前
成纤维细胞生长因子23(FGF23)是一种新型内分泌因子,主要在成骨细胞及骨细胞中表达,许多研究发现其与辅因子Klotho蛋白结合后可作用于肾脏、甲状旁腺等组织,参与骨矿物质代谢。不仅如此,近年来FGF23在骨骼外的作用也逐渐被发现,如FGF23与甲状腺疾病、糖尿病等。因此了解FGF23的生物学特征、调节机制以及其与相关疾病的关系,对疾病的诊断、治疗具有重要的临床意义。本文就FGF23与磷代谢性疾病、甲状旁腺功能亢进症、Groves病、骨质疏松症、糖尿病、铁代谢等代谢疾病的关系进行综述。
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编辑人员丨4天前
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平地行走式下肢外骨骼机器人对脑卒中患者步行功能的影响
编辑人员丨4天前
目的:观察平地行走式下肢外骨骼机器人训练对脑卒中患者步行功能的疗效。方法:按随机数字表法将58例脑卒中患者分为机器人组(29例)和对照组(29例)。对照组给予常规康复治疗联合常规步行训练,机器人组则给予常规康复治疗联合外骨骼机器人步行训练。2组患者的步行训练均为每日2次,每次30 min,每周训练5 d,连续每次4周。于治疗前、治疗2周和4周后对2组患者的步行能力[包括6 min步行测试(6MWT) 和功能性步行分级(FAC)]和下肢运动功能[Fugl-Meyer下肢运动评定量表(FMA-LE)]进行评估,并于治疗前和治疗4周后检测2组患者的步态。结果:治疗2周和4周后,2组患者的6MWT较组内治疗前均明显提高,差异均有统计学意义( P<0.01)。机器人组治疗2周后与组内治疗前的6MWT差值与对照组比较,差异有统计学意义( P=0.034)。治疗2周和4周后,2组患者的FMA-LE和FAC较组内治疗前均显著改善,差异均有统计学意义( P<0.01)。治疗4周后,2组患者的步频和步态周期与组内治疗前比较,差异均有统计学意义( P<0.01)。 结论:平地行走式下肢外骨骼机器人训练可改善脑卒中患者的步行能力和下肢运动功能,其疗效与常规步行训练相当。
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编辑人员丨4天前
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KidGo外骨骼康复机器人训练对痉挛型脑性瘫痪患儿下肢运动功能的影响
编辑人员丨4天前
目的:观察KidGo外骨骼康复机器人训练对痉挛型脑性瘫痪患儿下肢运动功能的影响。方法:选取2022年9月至2023年6月在山东大学附属儿童医院康复科住院的痉挛型脑性瘫痪患儿30例,按照随机数字表法将其分为对照组和机器人组,每组15例。两组患儿均进行常规康复,机器人组在此基础上给予KidGo外骨骼康复机器人训练,每日训练30 min,每周5 d,连续12周。干预前及干预12周后(干预后),采用表面肌电分析系统、手持肌力测试仪、粗大运动功能评定量表(GMFM)、Berg平衡量表(BBS)、儿童功能独立性评定量表(WeeFIM)对两组患儿的下肢肌张力和肌力、粗大运动功能、平衡能力、功能独立性进行评定。结果:与组内干预前比较,两组患儿的下肢肌张力和肌力、粗大运动功能、平衡能力、功能独立性均有所改善( P<0.05)。与对照组干预后比较,机器人组患儿的腘绳肌[(11.02±4.66)μV]和腓肠肌肌张力[(10.96±4.06)μV]改善优异( P<0.05),屈髋肌群[(35.84±9.96)N]、伸髋肌群[(33.47±10.2)N]、屈膝肌群[(34.93±14.44)N]、伸膝肌群[(41.61±9.38)N]、踝跖屈肌群肌力[(40.91±9.93)N]改善较为优异( P<0.05),GMFM-D[(19.07±5.56)分]、GMFM-E[(25.87±6.61)分]、BBS[(25.27±10.3)分]、WeeFIM评分[(41.47±11.65)分]均较高( P<0.05)。 结论:在常规康复的基础上辅以KidGo外骨骼康复机器人训练,能够有效改善痉挛型脑性瘫痪患儿的下肢肌张力和肌力、粗大运动功能、平衡能力、功能独立性。
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编辑人员丨4天前
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单侧穿戴式外骨骼机器人训练对亚急性期脑卒中患者平衡和步行功能的影响
编辑人员丨4天前
目的:探讨单侧穿戴式外骨骼机器人训练对亚急性期脑卒中偏瘫患者下肢运动功能的影响。方法:将符合纳入和排除标准的脑卒中患者40例采用随机数字表法分为机器人组和对照组,每组20例。对照组患者采用常规下肢康复训练,机器人组则进行外骨骼辅助下肢运动训练,每日训练40 min,每周训练6 d,连续训练3周。于治疗前和治疗3周后(治疗后)采用功能性步行分级(FAC)、简式Fugl-Meyer运动功能量表下肢部分(FMA-LE)、Berg平衡量表(BBS)和改良Barthel指数量表(MBI)分别评估2组患者的步行能力、下肢功能、平衡能力和日常生活活动能力,并采用坐站转移任务时,双下肢股直肌和胫前肌的健侧与患侧积分肌电值(iEMG)比值来评估2组患者患侧肌肉的激活情况和双侧肌肉激活对称性。结果:治疗后,2组患者的FAC分级和FMA-LE、BBS、MBI评分较组内治疗前均显著改善( P<0.05);且机器人组治疗后的FAC分级为(1.63±0.72)级,显著优于对照组治疗后( P<0.05)。治疗后,2组患者的股直肌和胫前肌健侧与患侧的iEMG比值较组内治疗前均显著改善( P<0.05),且机器人组胫前肌健侧与患侧的iEMG比值显著优于对照组治疗后( P<0.05)。 结论:单侧穿戴式外骨骼机器人训练可有效地改善亚急性期脑卒中患者的步行、下肢运动、平衡功能和日常生活活动能力,促进患侧下肢肌肉激活及提高双侧下肢肌肉激活对称性。
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编辑人员丨4天前
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机器人辅助步态训练对脑卒中患者步行功能康复效果的范围综述
编辑人员丨1个月前
汇总了脑卒中患者应用机器人辅助步态训练(robot-assisted gait training,RAGT)的相关文献,使用范围综述的方法对系统检索后的结果进行了分析.阐述了机器人辅助步态训练对脑卒中患者步行功能恢复的积极效果,提出了开发基于RAGT的外骨骼装备和实施多元化步态康复训练计划等建议,为促进RAGT的应用与发展和脑卒中患者步行功能康复提供了参考.
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编辑人员丨1个月前