第十七章--康复机器人辅助治疗ppt课件.ppt

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1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第十七章机器人辅助康复治疗姓名：张艳明单位：首都医科大学宣武医院目录Contents Page病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第一节：概述第二节：上肢康复机器人辅助训练第三节：下肢康复机器人辅助训练重点难点病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程康复机器人的分类及优势康复机器人的操作流程及注意事项康复机器人的发展趋势及设计特征康复训练要素、

2、适应证及禁忌证掌 握：熟 悉：了 解：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第一节概 述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第一节 概述一、康复机器人的概念1.定义 2.分类3.康复机器人的优势4.发展趋势5.医学理论依据病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第一节 概述1.定义医疗机器人的一个重要分支利用智能化、自动化技术和器械辅助病人进行康复治疗、护理和日常生活的高科技产品涉

3、及到康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学成为国际机器人领域的研究热点之一病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.分类治疗型康复机器人辅助型康复机器人外骨骼康复机器人操作型康复机器人主要用来辅助病人进行各种日常活动，如机器人轮椅、机器人步行器、导盲手杖、智能假肢、护理机器人等可以辅助病人进行各种运动功能障碍的康复训练第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3.康复机器人的优势降低老年人跌倒的比例帮助偏瘫

4、病人树立重新行走的信心提高老年人独立生活的质量减轻社会负担具有重要的研究意义u评测与训练相结合u实时主动参与u多种运动模式组合第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.发展趋势加强病人与机器人的互动性增加游戏环节，提高病人的兴趣，提高康复效率提高机器人的适应性和灵活性与智能设备结合第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5.医学理论依据中枢神经系统具有高度的可塑性通过功能重组和功能重建获得神经的可塑性包括轴突和树突发芽、神经细胞生

5、成、突触数量增多、突触结构参数变化、支配区转移和形成新的神经通路第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、康复机器人的设计特征1.外骨骼和末端效应器2.传感器3.自由度第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.外骨骼和末端效应器外骨骼装置可以计算关节的运动学参数，但需根据病人具体肢体长度来调节机械装置长度存在多关节内在的传输消耗末端效应器设计通过末端装置带动肢体运动关节活动范围超过60时，应选择外骨骼设计关节活动范围低于60时，

6、应选择末端效应器设计微弱肌力的病人较容易操纵末端效应器机器人外骨骼和末端效应器两种装置可以相容于一种机器人中第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.传感器传感器是实现自动控制的首要环节信息的采集与转换主要依赖于各类传感器信息转化为机电信号机电信号反馈给软件控制系统计算机传给驱动装置驱动外骨骼产生特定的动作利用信息融合将能够获得较准确的环境特征第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3.自由度u上肢康复机器人水平前后运动左右运动垂

7、直上下运动uLokomat下肢康复机器人髋、膝矢状轴四个自由度第一节 概述病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第二节上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、概述1.定义2.发展历程3.设计要求 第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.定义将智能控制与肢体运动用机器人系统完美的结合帮助病人完成各种康复运动具备传统康复治疗方法无

8、法比拟的优点替代康复治疗师完成高强度、高密集度的重复性体力劳动弥补我国康复治疗师人员不足的现状保证每位病人得到客观、合理的治疗施加更精确的驱动力矩治疗数据和运动参数及训练次数详实记录第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.发展历程MIT-MANUS训练系统MIME（mirro-imagemotionenabler,MIME）手-物体-手系统（hand-object-handsystem）ARM-Guide（assistedrehabilitationandmeasurementguide）机

9、器人ARMin康复机器人ReoGo上肢机器人国内发展状况第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3.设计要求 心理方面要求低音、小巧轻便、外观友好、给人以安全感，让治疗师和病人都能接受医疗方面在关节活动范围、自由度等方面提出要求人类环境改造学方面要求装置能适应复杂的医疗工作环境，如设计时要考虑是否和病人轮椅、支具以及周围环境相容等第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、训练要素1.训练目标2.

10、训练方法3.反馈与评价第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程改善上肢活动的协调性改善痉挛和疼痛、减轻上肢的残疾程度改善早期和亚急性期偏瘫病人的神经功能促进偏瘫病人的主动运动功能恢复1.训练目标第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程运动模式分期训练关节组合模式2.训练方法第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度

11、的病理生理过程运动模式被动运动助动运动主动运动自由运动抗阻运动扰力运动第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程康复治疗需针对病人的具体情况制订训练方案不同时期需要采用不同的康复方法进行渐进式治疗急性期，重点是预防关节挛缩及提供适宜感觉刺激亚急性期，诱导关节的分离运动和抑制异常的运动模式慢性期，机器人辅助的任务特异性主动运动分期训练第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程上肢的肩、肘、前臂、腕，甚至

12、手指关节进行被动运动及助力运动肩、肘协调直线移动运动和平面环转运动肩内旋/外旋运动，抗重力的肩关节垂直方向运动腕关节的屈伸/桡尺偏运动前臂的旋前/旋后运动手部的抓握/释放运动涉及上肢的单关节运动，或为数个关节运动的组合动作辅以简单的日常生活动作的训练关节组合模式 第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3.反馈与评价传感器反馈 评价动作的幅度、速度和力肌电图反馈反映原动肌、拮抗肌和协同肌运动状态视觉反馈 运动再学习是神经康复的基础理论,及时纠正第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机

13、体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、上肢康复机器人联合其他技术1.功能性电刺激辅助上肢康复机器人2.基于表面肌电信号的上肢康复训练机器人3.基于虚拟现实技术的上肢康复机器人4.基于脑-机接口上肢康复训练机器人第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.功能性电刺激辅助上肢康复机器人 通过低频脉冲电流刺激功能障碍的肢体通过高级神经中枢的调整，促进功能重建预先设定的刺激方法来刺激肌肉基于病人意愿的手臂轨迹跟踪训练交互学习提高上肢的康复训练效果第

14、二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.基于表面肌电信号的上肢康复训练机器人神经肌肉运动产生的电信号引入康复机器人系统转化为机器人运动控制指令，驱动机器人执行相应的动作带动偏瘫侧上肢进行康复训练，激发病人的运动积极性利用健侧sEMG驱动康复机器人辅助病人的患侧上肢执行康复训练保持正确运动的感觉，激发病人的运动积极性第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3.基于虚拟现实技术的上肢康复机器人 鼓励

15、病人进行康复训练，提高康复训练的效果与现实生活相似或陌生的虚拟之中，通过模拟某些日常生活的场景，使病人在游戏过程中，配合机器人进行康复训练引导病人完成特定的动作任务，提高了康复训练的能动性实现人机交互提供三维立体空间中沿任意轨迹的康复训练提供多种方式的训练，训练模式多样化第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4.基于脑-机接口上肢康复训练机器人 从大脑获取与外界通信信息的全新人机接口方式直接连接大脑和外部环境通过主动意图识别、帮助病人进行主动康复训练设定的不同模式进行康复训练利用虚拟现实技术进

16、行视觉反馈第二节 上肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第三节下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、概述1.定义2.发展现状3.分类第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.定义辅助下肢运动功能障碍病人进行康复训练提供反馈信息的辅助康复治疗自动化设备定量地为病人提供客观有效的训练方式记录详实的治疗数据反馈

17、信息及康复评定参数改善康复效果、提高康复效率第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.发展现状国外研究现状Lokomat下肢康复机器人，由下肢外骨骼、减重支撑系统和皮带运动台组成，运用减压平板治疗法，使病人的步态与正常行走步态逐渐匹配MGT康复机器人，模拟正常人步态进行运动，根据不同病人提供重力补偿，控制病人的重心HapticWalker下肢康复机器人，增强了计算机控制，可以产生多种运动轨迹，可以进行速度、强度的调节HAL-3智能混合助力腿，采用外骨骼的概念，加载人工智能控制系统，利用肌电信号

18、对机器人进行控制第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程国内研究现状 Flesbot康复机器人，提供标准步态训练，调节行走模式哈尔滨工程大学研究的下肢康复机器人，步态规划和仿真，运动学分析中国科学技术大学研究可穿戴下肢助力机器人的动力学模型和控制系统，对人体下肢结构进行分析和建模并设计出符合人体结构的器械模型上海交通大学研究下肢助力机器人，设计机器人的各个机械关节运动自由度均与所对应的人体关节自由度同轴第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且

19、在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程坐卧式下肢康复机器人通过坐立或躺卧的体位以实现下肢康复训练，分为末端式下肢康复机器人、外骨骼式下肢康复机器人，病人能够坐立、斜躺或平躺的姿势都可以进行康复训练3.分类第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程直立式下肢康复机器人接近于日常生活中的下肢活动方式，包括悬吊减重式康复训练机器人和独立穿戴式的机器人。典型结构主要包括下肢外骨骼与医用跑台协调带动训练、控制脚踏板来带动整个下肢运动、基于病人下肢肌电信号比例控制的下肢外骨骼康复训练机器人第三节 下肢

20、康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程辅助起立式下肢康复机器人 起立和坐下的过程中发挥辅助作用和主动提供平衡支持，对病人下肢起立和坐下的活动功能具有训练作用多体位式下肢康复机器人 具有综合性特征的下肢康复机器人，提供不同体位的康复训练，集中坐卧式下肢康复机器人和直立式下肢康复机器人的优势第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、训练要素1.训练目标2.训练因素第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，

21、消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.训练目标重新获得独立的步行能力提高步行速度改善步态质量确保有效康复的关键第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.训练因素训练强度任务导向性主动参与运动协调性训练反馈注意避免异常步态第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.外骨骼式矫正器2.减重支持系统3.运动跑台4.注意事项三、下肢机器人辅助训

22、练系统第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1.外骨骼式矫正器下肢康复机器人训练系统的核心部分固定带固定到矫正器上足部升降带固定病人的踝关节并使其处于中立位置髋关节和膝关节由计算机控制有相应的位置和力量感受器实行动态观察和严密检测第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.减重支持系统由固定支架、减重机构和控制系统组成，训练过程中，减重支持系统通过电力驱动，悬吊病人胸部绑带支撑部分体重，身体被悬

23、吊的重量可从升降杆上的显示板上读出，固定支架主要提供支撑和稳定第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程悬吊带减重运动治疗循序渐进原则的具体体现较多减重较少减重完全承重渐进训练静态减重病人的重心被一个稳定的作用力支撑动态减重病人的重心被一个正弦波样变化的作用力支撑对称减重和非对称减重静态和动态条件下都可以使用非对称减重第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固定方法悬吊带要固定于胸廓下部按病人的实际

24、需求进行减重调节最大减重量不超过体重的1/3悬吊带放置完毕后要仔细检查跑台两侧的支撑杆调节到骨盆高度重心固定于悬吊带力点的下方肢体与吊索之间放置垫子或内衬第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3.运动跑台下肢康复机器人训练系统的重要组成部分，主要作用是与外骨骼式矫正器协调随动，为病人提供正常生理模式的步行步态训练，可为病人提供部分体重支持，治疗师可根据病人的功能情况随时调整运动跑台速度，并可通过计算机屏幕观察病人的运动表现第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体

25、内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基于训练刺激了中枢模式发生器使用特定的序列来交替刺激控制站立和摆动的肌肉，来进行步行运动。存在于脑干和脊髓，被跑台训练所兴奋和激活对于脊髓中枢模式发生器，最重要的传入是发生在支撑相终末期的髋关节伸展运动时传入，和支撑相时来自足底的压力。训练机制 第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程适用人群步行功能分级2级脑卒中、颅脑外伤、脊髓损伤、脑瘫、帕金森病和多发性硬化具有保持坐位平衡的能力保持10min垂直姿势的条件下，不发生血压降低

26、的现象具有基本的交流沟通能力下肢没有不稳定性骨折或严重的骨质疏松在安装悬吊带的部位没有压疮或开放性创伤第三节 下肢康复机器人辅助训练病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程是否有运动治疗禁忌，以及是否满足跑台行走条件低速开始，指导病人适应设备突发安全状况时，可使用跑台紧急制动要求病人目光平视，对着镜子调整身体姿势在支撑相末期时完全伸展髋关节控制好训练强度4.注意事项第三节 下肢康复机器人辅助训练本章小结病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程康复机器人已经广泛地应用到康复护理、康复治疗和假肢等方面，机器人辅助设备可以极大的降低治疗师的工作量，促进病人的主动参与，控制系统可施加更精确的驱动力矩，对治疗数据和运动参数及训练次数详实记录，便于治疗师根据数据，做出客观评价，及时调整治疗方案，有利于提高病人的康复效果Thank You病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程