[實(shí)用新型]不觸地、可穿戴且可重構(gòu)的腳踝治療和測(cè)量外骨骼裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320186797.X
• 申請(qǐng)日: 2013-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203662948U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V.帕托格魯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 薩班吉大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61F2/66
• 分類(lèi)號(hào): A61F2/66;A61H3/00;A61B5/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;何逵游

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于人腳踝，基于不觸地、可穿戴且可重構(gòu)的腳踝治療和測(cè)量外骨骼裝置的力反饋外骨骼裝置。該裝置的主要用途是為了用作一種平衡/本體感覺(jué)訓(xùn)練器，而外骨骼裝置也可被運(yùn)用來(lái)適應(yīng)運(yùn)動(dòng)范圍(RoM)/力量增強(qiáng)鍛煉。該裝置也用于跖趾關(guān)節(jié)鍛煉。?

背景技術(shù)

復(fù)原目的是為了恢復(fù)由于疾病或受傷而受損的患者身體、感知和神經(jīng)能力。在腳踝扭傷(在體育運(yùn)動(dòng)和日常生活中最常見(jiàn)的損傷之一)之后通常必需腳踝復(fù)原[1]。中風(fēng)后繼發(fā)的神經(jīng)損傷和在腦血管疾病后繼發(fā)的攣縮畸形之后，也會(huì)經(jīng)歷腳踝處的功能能力、承重能力和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性方面的喪失。必須進(jìn)行物理治療鍛煉來(lái)重新獲得關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍(RoM)，用以幫助再增強(qiáng)肌肉以承重，用以促進(jìn)對(duì)關(guān)節(jié)位置更好的意識(shí)(本體感覺(jué))，用以確保神經(jīng)完整性，以及用以恢復(fù)動(dòng)態(tài)平衡。?

通常以三個(gè)連續(xù)的鍛煉階段來(lái)解決腳踝損傷的復(fù)原[2]、[3]。在早期階段鍛煉的側(cè)重點(diǎn)在于首先使關(guān)節(jié)能進(jìn)行完全RoM且然后再增強(qiáng)腳踝肌肉。一旦在實(shí)現(xiàn)了所需的RoM和靈活性、且肌肉變得足夠強(qiáng)以承載部分重量而不引起疼痛的情況下，能開(kāi)始治療的中間階段，重點(diǎn)在于通過(guò)使用靜態(tài)平衡鍛煉來(lái)增強(qiáng)本體感覺(jué)能力。在治療的最終階段，實(shí)踐了更高級(jí)的動(dòng)態(tài)平衡鍛煉。?

用于輔助物理治療的傳統(tǒng)復(fù)原裝置為簡(jiǎn)單的被動(dòng)器械，諸如用于力量增強(qiáng)和伸展鍛煉的橡皮筋和腳踝復(fù)原泵；用于本體感覺(jué)和平衡鍛煉的搖板和泡沫軸（foam?roller）。通常由臨床治療師手動(dòng)地執(zhí)行了RoM鍛煉。盡管這些類(lèi)型的器械是簡(jiǎn)單的且具有固定的成本效益，這些傳統(tǒng)裝置不能收集患者進(jìn)展的定量測(cè)量，監(jiān)視患者歷史用于再評(píng)估，且實(shí)現(xiàn)定制的、互動(dòng)的治療方案。需要臨床治療師來(lái)承擔(dān)運(yùn)動(dòng)療法的身體負(fù)擔(dān)，且當(dāng)利用這些裝置進(jìn)行鍛煉時(shí)來(lái)使患者全神貫注。?

目前，已經(jīng)借助于機(jī)器人裝置來(lái)進(jìn)行了復(fù)原鍛煉。使用機(jī)器人裝置的重復(fù)且身體參與的復(fù)原鍛煉的輔助不僅有助于排除臨床治療師的的運(yùn)動(dòng)療法的身體負(fù)擔(dān)，而且也減小了應(yīng)用相關(guān)的成本。此外，機(jī)器人介導(dǎo)的復(fù)原療法允許對(duì)患者進(jìn)展的定量測(cè)量，且能用于實(shí)現(xiàn)定制的、互動(dòng)的治療方案。?

在文獻(xiàn)[4]中，通過(guò)臨床試驗(yàn)已證明了機(jī)器人輔助復(fù)原方案的有益效果優(yōu)于常規(guī)療法。認(rèn)識(shí)到需要將機(jī)器人輔助復(fù)原裝置用于腳踝物理治療，到目前為止已提出了若干種設(shè)計(jì)。Girone等人提出一種基于Stewart平臺(tái)的力反饋接口，被稱(chēng)作Rutgers?Ankle[5]。在[6]中，將Rutgers?Ankle用于整形外科復(fù)原來(lái)實(shí)施了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的互動(dòng)訓(xùn)練方案。該系統(tǒng)還通過(guò)若干種案例研究來(lái)被研究[7]和[8]。在[9]中解決了基于家庭的遠(yuǎn)程腳踝復(fù)原，而在[10]中，該系統(tǒng)擴(kuò)展到將一種雙Stewart平臺(tái)配置用于步態(tài)模擬和復(fù)原。?

在[11]中，Dai等人提出了用以治療腳踝扭傷的另一機(jī)器人裝置。不同于Stewart平臺(tái)設(shè)計(jì)，這種裝置發(fā)展了剛好足夠的自由度(DoF)來(lái)涵蓋人腳踝的方位工作空間。在此參考中所展示的動(dòng)態(tài)靜力分析強(qiáng)調(diào)了采用一種中心支柱來(lái)實(shí)現(xiàn)該裝置更高剛度的重要性。在[12]中，Agrawal等人提出了一種用于機(jī)器人輔助復(fù)原的踝足矯形器且展示了所提出的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和控制。同樣，在[13]中，由Roy等人提出了Anklebot用以輔助恢復(fù)腳踝功能。這種裝置也用來(lái)測(cè)量腳踝剛度，腳踝剛度為運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)生物力學(xué)因素。?

Syrseloudis和Emiris通過(guò)人受試對(duì)象實(shí)驗(yàn)研究了人腳踝和腳的平移和旋轉(zhuǎn)RoM，且總結(jié)出一種具有串聯(lián)式連續(xù)額外旋轉(zhuǎn)軸線的并聯(lián)三腳架機(jī)構(gòu)為與人腳踝有關(guān)的腳運(yùn)動(dòng)學(xué)相符合的最相關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)[14]。在[15]中，Yoon和Ryu提出了一種基于混合四DoF并聯(lián)機(jī)構(gòu)的腳墊裝置，且展示了該新穎裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。在[3]和[16]中，這項(xiàng)工作被擴(kuò)展以允許重構(gòu)該裝置來(lái)支持若干不同的鍛煉模式。?

因而，本發(fā)明的目的在于提供一種具有可重構(gòu)設(shè)計(jì)的裝置。它實(shí)施起來(lái)較為簡(jiǎn)單，且通過(guò)組裝市售的零件來(lái)構(gòu)建該裝置。由于它的可重構(gòu)性，該裝置允許兩種運(yùn)動(dòng)范圍RoM/力量增強(qiáng)鍛煉和平衡/本體感覺(jué)鍛煉。?

參考文獻(xiàn)：?

[1]?H.?Tropp和H.?Alaranta,?Sport?Injuries:?Basic?Principles?of?Prevention?and?Care,?Proprioception?and?coordination?training?in?injury?prevention.?Oxford,?1993。