第六章-新技術(shù)在康復(fù)工程中應(yīng)用1

概述假肢技術(shù)(智能假肢）康復(fù)機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)主要應(yīng)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(fù)等目前康復(fù)機(jī)器人在輔助神經(jīng)、肌肉康復(fù)方面進(jìn)步很大功能電刺激與神經(jīng)康復(fù)功能性神經(jīng)-肌肉電刺激訓(xùn)練系統(tǒng)、肌電生物反饋訓(xùn)練系統(tǒng)第一頁，共38頁。視覺與聽覺障礙的輔助技術(shù)人工耳蝸、電子或聲音的導(dǎo)向輔助用具、語言輸出和視覺假體等康復(fù)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(yuǎn)程康復(fù)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(shè)計(jì)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(shè)施，并按照編好的程序完成特定的任務(wù)。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(zhì)量方面有著積極意義。第四頁，共38頁。二、內(nèi)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(shè)計(jì)的、用以控制病床周圍環(huán)境中的一些常用設(shè)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(yīng)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(gè)操作對象物用相應(yīng)的指示燈依次閃光來表示，當(dāng)患者看到所要求的目的對象物指示燈亮?xí)r，即將指定信號輸入，以完成選擇動作編碼選擇法是按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行操作，并以此來指定作為目的對象的操作內(nèi)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(fù)機(jī)器人第十頁，共38頁。一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。機(jī)器人系統(tǒng)具有類人的功能，還能完成各種動作。機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機(jī)器人的機(jī)構(gòu)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(jī)器人范疇。康復(fù)機(jī)器人是人-機(jī)-環(huán)境的和諧統(tǒng)一體,是康復(fù)工程與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，體現(xiàn)了康復(fù)醫(yī)學(xué)和機(jī)器人技術(shù)的完美結(jié)合。涉及康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及機(jī)器人學(xué)等諸多領(lǐng)域,第十二頁，共38頁?？祻?fù)機(jī)器人是為了幫助病人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，或以機(jī)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(wù)而設(shè)計(jì)的一類機(jī)器人。涉及機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、伺服控制技術(shù)外，還涉及到人體的運(yùn)動機(jī)理和運(yùn)動模型、人與機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)動控制、人機(jī)安全、特種機(jī)構(gòu)、人的運(yùn)動狀態(tài)測量及康復(fù)評價(jià)方法等多項(xiàng)技術(shù)。第十三頁，共38頁。（一）定義從廣義上講，康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)包括醫(yī)院機(jī)器人系統(tǒng)、家庭日常生活護(hù)理機(jī)器人和智能輪椅等；從狹義上講，康復(fù)機(jī)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(qiáng)的獨(dú)立生活能力，并相當(dāng)大的提高他們的生活質(zhì)量。第十四頁，共38頁?？祻?fù)機(jī)器人由計(jì)算機(jī)控制，并配有相應(yīng)的傳感器和安全系統(tǒng)，在設(shè)定的程序下自動進(jìn)行工作。隨著現(xiàn)代中樞神經(jīng)康復(fù)機(jī)制研究的進(jìn)展，康復(fù)機(jī)器人技術(shù)在歐美等國家已經(jīng)得到了科研工作者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的普遍重視，是近年來集醫(yī)學(xué)與工學(xué)諸多相關(guān)學(xué)科為一體的交叉研究熱點(diǎn)之一。第十五頁，共38頁。第十六頁，共38頁?？祻?fù)機(jī)器人

結(jié)構(gòu)分類功能分類移動式機(jī)器人搭載式機(jī)器人

工作站式機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人輔助型康復(fù)機(jī)器人第十七頁，共38頁。1.Handy1康復(fù)機(jī)器人目前世界上最成功的一種低價(jià)的康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)。提供可以拆卸的滑動托盤,以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(jī)器人護(hù)士“Ri-Man”

日本的物理與化學(xué)研究所（RIKEN）研制高158厘米，重約100公斤，裝備了5個(gè)天線傳感器和19個(gè)傳動裝置.能和人一樣保持身體平衡并完成看護(hù)病人的任務(wù)。第十九頁，共38頁。3.護(hù)士助手“護(hù)士助手”是一個(gè)移動式護(hù)理機(jī)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(hù)理機(jī)器人Master系統(tǒng)被公認(rèn)為是具代表性的固定式康復(fù)護(hù)理機(jī)器人利用其可實(shí)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(diào)訓(xùn)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(diào)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(shí)現(xiàn)簡單的雙手移動和擠壓物體以達(dá)到訓(xùn)練雙手協(xié)調(diào)性的目的。康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀作為上肢康復(fù)機(jī)器人研究的起點(diǎn)，1993年加利福尼亞大學(xué)的PeterS.lum研究設(shè)計(jì)了雙手康復(fù)裝置第二十二頁，共38頁。2.MIT-Manus康復(fù)機(jī)器人該機(jī)器人是一種30英寸高的機(jī)械臂，可以與計(jì)算機(jī)屏幕相連接。是由五連桿組成的平面兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。1995年美國麻省理工大學(xué)研制了MIT-MANUS手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人樣機(jī)第二十三頁，共38頁。3.MIME（Mirror-ImageMotionEnabler）該系列機(jī)器人分為三代，第一代能夠完成兩個(gè)自由度的單關(guān)節(jié)運(yùn)動，包括肘部屈/伸，前臂旋前/旋后的運(yùn)動。第二代能夠?qū)崿F(xiàn)前臂的平面運(yùn)動，第三代能夠?qū)崿F(xiàn)前臂的三維空間運(yùn)動，可執(zhí)行被動運(yùn)動和主動－輔助運(yùn)動兩種訓(xùn)練形式。1999年斯坦福大學(xué)開發(fā)了MIME系列康復(fù)機(jī)器人第二十四頁，共38頁。4.ARMGuide（AssistedRehabilitationandMeasurementGuide）該設(shè)備具有三個(gè)自由度，通過手動調(diào)節(jié)其中兩個(gè)自由度Yaw和Pitch使患者完成不同直線軌跡的上肢及物(reach)運(yùn)動訓(xùn)練。2000年芝加哥大學(xué)研制了ARMGuide上肢訓(xùn)練設(shè)備第二十五頁，共38頁。5.Lokomat下肢康復(fù)機(jī)器人下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能夠使患者模擬正常人的步伐規(guī)律作康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動，鍛煉下肢的肌肉，恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)對行走功能的控制能力，達(dá)到恢復(fù)走路功能的目的。第二十六頁，共38頁。第四節(jié)其他新技術(shù)的應(yīng)用第二十七頁，共38頁。一、遠(yuǎn)程康復(fù)第二十八頁，共38頁。遠(yuǎn)程康復(fù)系統(tǒng)第二十九頁，共38頁。二、視覺與聽覺障礙的輔助技術(shù)（一）視覺障礙的輔助技術(shù)第三十頁，共38頁。盲文打印技術(shù)電子放大技術(shù)光學(xué)字符識別技術(shù)語音識別技術(shù)語音合成技術(shù)代表性技術(shù)盲文顯示技術(shù)生物識別技術(shù)視覺假體技術(shù)（一）視覺障礙的輔助技術(shù)第三十一頁，共38頁。光學(xué)字符識別技術(shù)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(jī)和脫機(jī)兩種視覺假體技術(shù)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(xì)胞、模擬自然光刺激的效果，使盲人產(chǎn)生視覺感受第三十二頁，共38頁。（二）聽覺障礙的輔助技術(shù)－人工耳蝸目前全聾患者恢復(fù)聽覺的惟一有效的治療方法替代已經(jīng)損傷的耳蝸毛細(xì)胞，通過電流刺激聽覺神經(jīng)目前可以用多個(gè)電極轉(zhuǎn)換聲音信息第三十三頁，共38頁。（二）聽覺障礙的輔助技術(shù)－人工耳蝸人工耳蝸一般包括體內(nèi)的植入體，和體外的言語處理器、頭件三個(gè)部分。第三十四頁，共38頁。（二）聽覺障礙的輔助技術(shù)－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(xùn)系統(tǒng)包括：Cybex、Biodex、Lido、Kin-com及Ariel等多種儀器。可以進(jìn)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(xì)的肌肉功能各項(xiàng)測試參數(shù)，以及全面的力矩曲線，便于綜合評價(jià)肌肉功能及損傷部位和程度等。可以提供