[發(fā)明專利]一種提供主動輔助和被動拉伸的患肢訓練裝置及其控制方法

有效

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• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102614066A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 任宇鵬;張立群
• 申請（專利權）人: 雷哈博泰克有限責任公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A63B23/04;A63B23/12;A63B24/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 董敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于患肢訓練的運動康復裝置和控制方法，具體而言，涉及一種簡化結構的(不需要使用額外力/力矩傳感器元件)、依然可以實現(xiàn)安全有效的被動拉伸和主動輔助等多種功能的患肢訓練裝置。

背景技術

肢體關節(jié)的生理特性和神經(jīng)協(xié)調控制對于人體的功能性運動十分重要。神經(jīng)系統(tǒng)疾病和肌肉骨骼損傷會造成關節(jié)活動范圍的減小、肌肉僵硬度增加、肌張力增高和神經(jīng)協(xié)調控制能力受損。

本發(fā)明旨在解決與痙攣、攣縮、肌無力和神經(jīng)控制相關的臨床康復訓練問題。神經(jīng)損傷，包括腦卒中、脊髓損傷、多發(fā)性硬化癥和腦癱，是造成肢體運動功能障礙的主要原因之一。腦神經(jīng)損傷所導致的痙攣和攣縮會對患者造成長時間的影響。肌張力過高和肌肉神經(jīng)反射興奮過度將導致肌肉其他功能的損傷，肢體運動被阻礙，并可能引起劇烈疼痛。長時間痙攣，可能伴隨肌肉纖維和結締組織結構的變化，從而可能導致進一步關節(jié)運動范圍的減少。

現(xiàn)有臨床實踐中存在下述問題。

1)在傳統(tǒng)的拉伸治療中，物理治療師可采用拉伸、輔助和其他物理介入手法來減輕病人肢體的痙攣和攣縮，恢復患者的平衡性、協(xié)調性以及關節(jié)和肢體的運動功能。然而，傳統(tǒng)借助物理手法的拉伸是十分費力的，通常治療師需要用手費力地拉伸病人痙攣的四肢；同時，手工拉伸的強度取決于治療師的經(jīng)驗和主觀上的感覺。

2)在誘發(fā)主動運動訓練中，如果沒有物理治療師或設備的輔助，患者由于不能產生連續(xù)穩(wěn)定的主動肢體運動，所以很難通過自身的運動嘗試來達到完全恢復肢體運動功能的目的。此外，由于缺乏康復知識或過度訓練，患者在試圖進行自主肢體運動的過程中可能會導致潛在地加劇損傷程度。

3)由于治療師資源的短缺，患者得不到足夠量的運動康復訓練，從而導致短期的康復訓練功效不能維持很長的時間。因此，對于患者和治療師兩方面，均需要有一種經(jīng)濟實用、結構簡單的便攜式肢體運動康復設備。

現(xiàn)有技術存在下述方面的不足。

1)傳統(tǒng)的被動牽拉訓練裝置

傳統(tǒng)的連續(xù)被動牽拉訓練器(CPM，continuous?passive?motion)被廣泛應用在醫(yī)院和病人的家中。CPM主要提供在預先指定的固定范圍內的關節(jié)慢速運動，以防止關節(jié)術后粘連，減少關節(jié)僵硬。其技術局限性在于CPM機是在兩個預設的關節(jié)活動位置之間以較慢的恒定速度移動肢體或關節(jié)。雖然系統(tǒng)可以提供很大的拉伸力矩，但在整個拉伸過程中，由于其機械結構的局限性，不能監(jiān)測患肢由于痙攣產生的阻力，所以預設的運動范圍通常小于關節(jié)靈活運動的范圍，否則關節(jié)受損的危險會增加。在這種功能限制下，被動牽拉功能通常不拉伸至有效的肌張力較高的位置，而這個生理位置恰恰是攣縮和痙攣最明顯的位置，也是真正需要實施安全并有效拉伸的生理位置。由于缺乏對人體關節(jié)阻力的探測，所以傳統(tǒng)的連續(xù)被動牽拉訓練器不能用于由于神經(jīng)損傷所引起的運動功能障礙的康復治療。

2)現(xiàn)有主動輔助運動訓練裝置

近年來，主動輔助運動訓練裝置已被開發(fā)出來，用于幫助提高中風和其他神經(jīng)損傷后患者對肢體的主動運動的控制和神經(jīng)康復。此類主動輔助運動訓練設備，可以準確的測量由患肢痙攣產生的阻力或主動運動趨勢。在使用特定控制方法下，機器可以提供與之相適應的輔助力，幫助患者運動到預定位置或跟隨患肢自由運動。但其技術的局限性在于，整個功能和控制的實現(xiàn)依賴于對額外精密力/力矩傳感器的使用，使得整個系統(tǒng)的造價增加，價格過于昂貴，不適合在醫(yī)院和家庭廣泛的使用。如果不使用所述力/力矩傳感器，其所述主動運動控制功能將無法工作。另一個重要不足在于，由于結構組成的不同，裝置只能提供主動輔助運動訓練功能。在同一裝置上，不能同時實現(xiàn)具有較大輸出力矩的被動拉伸功能，忽視了主動/被動訓練結合的治療方式和訓練后評估。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是簡化現(xiàn)有技術中的訓練裝置，改進現(xiàn)有控制方法，并實現(xiàn)多種額外的訓練功能。