Sci Transl Med: 外骨骼机器人帮助脑瘫患儿改善步态
2017-09-15 傅利叶智能 康复医学网
在美国，1000个学龄儿童中就约有3.6人患有脑瘫。其中大部分患者都会出现步态异常的情况，来自美国国家卫生临床研究中心的科学家们，希望通过外骨骼技术来帮助他们帮助脑瘫儿童改善蹲伏步态（Crouch Gait）并重获正常行走的能力。该论文发表在《自然•转化医学》杂志上。
在美国，1000个学龄儿童中就约有3.6人患有脑瘫。其中大部分患者都会出现步态异常的情况，来自美国国家卫生临床研究中心的科学家们，希望通过外骨骼技术来帮助他们帮助脑瘫儿童改善蹲伏步态（Crouch Gait）并重获正常行走的能力。该论文发表在《自然：转化医学》杂志上。
说起外骨骼机器人，大家首先想到是帮助瘫痪病人直立行走，或者是帮助士兵可以提高负重和长行军能力。在美国国家卫生临床研究中心，由Dr.Bulea领导的研究小组开发了一款能够改善脑瘫儿童步态的外骨骼机器人。
许多患有脑瘫的儿童会表现出所谓的蹲伏步态（Crouch Gait），患者在走路时的摆动相和支撑相都保持屈膝状态，包括髋关节和膝关节过度的屈曲以及踝关节的背伸。这种笨拙的行走方式既低效又累人，但迄今为止，改善这种状况的解决方案仍然极其有限。
这款外骨骼由电机、EMG电极片、以及腿部绷带组成。在控制方面，采用的是PID运动控制器来补偿摩擦力和惯性，从而在每个步态动作中输出特定的扭矩，并在无辅助力提供的情况下保持零扭矩输出。它不是单纯的引导下肢做出动作，而是在动态环境下，将一个行走周期分割成多组离散动作。从而在每个离散动作中调整膝关节辅助力。这种方式可以提高和保持膝关节伸肌的运动活性。
▲ 图为受试者正在用外骨骼机器人进行步行训练
该论文的结果表明：在一项对7个患有脑瘫的孩子的临床研究中，有六人的步态姿势都有了显着改善。不仅如此，相对于传统的入侵式整形手术，采用外骨骼机器的康复疗法可以起到同样的疗效。
原文出处：
Lerner, Z.F., Damiano, D.L. and Bulea, T.C. A lower-extremity exoskeleton improves knee extension in children with crouch gait from cerebral palsy. Science Translational Medicine. Aug 23, 2017; 9(404).
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