第六章-新技术在康复工程中的应用分析课件

第七章新技术在康复工程学中的应用第七章 新技术在康复工程学中的应用1概述概述假肢技术(智能假肢）康复机器人及相关技术 主要应用于环境控制系统、满足患者功能需要、患者职业康复等 目前康复机器人在辅助神经、肌肉康复方面进步很大功能电刺激与神经康复 功能性神经-肌肉电刺激训练系统、肌电生物反馈训练系统概述假肢技术(智能假肢）2视觉与听觉障碍的辅助技术 人工耳蜗、电子或声音的导向辅助用具、语言输出和视觉假体等康复评定方法与装置 三维步态分析系统、等速肌力测试系统、表面肌电测试系统远程康复视觉与听觉障碍的辅助技术3第二节第二节 环境控制系环境控制系统统第二节 环境控制系统4一、概述一、概述 环境控制系统环境控制系统（environmental control system or unite，ECS or ECU）是专为四肢瘫或其他重度残疾者设计的一种自动控制系统。系统可以帮助患者利用其尚存的活动能力，有效的控制病床周围环境中的一些常用设施，并按照编好的程序完成特定的任务。环境控制系统是残疾人与环境间的桥梁，可以帮助残疾人不同程度地减少日常生活依赖程度、提高生活自理能力，在提高重度残疾人的生活质量方面有着积极意义。一、概述 环境控制系统（environment5二、内容二、内容（一）定义（一）定义 环境控制系统（环境控制系统（environmental control system or unite,简称简称ECS or ECU）是为四肢瘫或其他重度残疾者设计的、用以控制病床周围环境中的一些常用设施，以减少在日常生活中的依赖程度的自动控制系统。二、内容（一）定义6（二）系统的组成（二）系统的组成（二）系统的组成7三、临床应用三、临床应用（一）环境控制选择（一）环境控制选择三、临床应用（一）环境控制选择8（二）操作方法的选择（二）操作方法的选择直接选择法扫描选择法 是将几个操作对象物用相应的指示灯依次闪光来表示，当患者看到所要求的目的对象物指示灯亮时，即将指定信号输入，以完成选择动作编码选择法 是按照预先设定的规则进行操作，并以此来指定作为目的对象的操作内容（二）操作方法的选择直接选择法9（三）典型环境控制系统介绍（三）典型环境控制系统介绍 由吹吸指令管控制的生活环境系统（三）典型环境控制系统介绍10第三节 康复机器人第三节 康复机器人11一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。机器人系统具有类人的功能，还能完成各种动作。机器人系统的结构由机器人的机构部分、传感器组、控制部分及信息处理部分组成。一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是12属于医疗机器人范畴。康复机器人是人-机-环境的和谐统一体,是康复工程与机器人技术相结合的产物，体现了康复医学和机器人技术的完美结合。涉及康复医学、生物力学、机械学、力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域,属于医疗机器人范畴。康复机器人是人-机-环境的和谐统一体,13康复机器人是为了帮助病人进行康复训练，或以机器人辅助病人的某些生理功能，照顾老人或残疾人的日常生活，帮助处理医院里的一些日常事务而设计的一类机器人。涉及机器人运动学、动力学、伺服控制技术外，还涉及到人体的运动机理和运动模型、人与机器人的协调运动控制、人机安全、特种机构、人的运动状态测量及康复评价方法等多项技术。康复机器人是为了帮助病人进行康复训练，或以机器人辅助病人的某14（一）定义（一）定义从广义上讲从广义上讲，康复机器人系统包括医院机器人系统、家庭日常生活护理机器人和智能轮椅等；从狭义上讲从狭义上讲，康复机器人系统是帮助残疾人解决生活中困难的一种工具，它可以在家里或在工作场合使用，使残疾人获得更强的独立生活能力，并相当大的提高他们的生活质量。（一）定义15康复机器人由计算机控制，并配有相应的传感器和安全系统，在设定的程序下自动进行工作。随着现代中枢神经康复机制研究的进展，康复机器人技术在欧美等国家已经得到了科研工作者和医疗机构的普遍重视，是近年来集医学与工学诸多相关学科为一体的交叉研究热点之一。康复机器人由计算机控制，并配有相应的传感器和安全系统，在设定16第六章-新技术在康复工程中的应用分析课件17康复康复机器人机器人 结构分类结构分类 功能分类功能分类 移动式机器人移动式机器人搭载式机器人搭载式机器人 工作站式机器人工作站式机器人康复训练机器人康复训练机器人辅助型康复机器人辅助型康复机器人康复结构分类 功能分类 移动式机器人搭载式机器人 工作站式机181.Handy11.Handy1康复机器人康复机器人目前世界上最成功的一种低价的康复机器人系统。提供可以拆卸的滑动托盘,以实现相应的功能。吃饭/喝水托盘洗脸/刮脸/刷牙托盘化妆托盘1.Handy1康复机器人192.2.机器人护士机器人护士“Ri-ManRi-Man”日本的物理与化学研究所（RIKEN）研制高158厘米，重约100公斤，装备了5个天线传感器和19个传动装置.能和人一样保持身体平衡并完成看护病人的任务。2.机器人护士“Ri-Man”203.3.护士助手护士助手“护士助手”是一个移动式护理机器人，由行走部分、行驶控制器及大量的传感器组成，可以在医院中自由行动，其速度为0.7米/秒左右。3.护士助手21护理机器人护理机器人MasterMaster系统系统被公认为是具代表性的固定式康复护理机器人利用其可实现喝水、吃饭、抽烟、下棋、翻书、打电话、听音响、电视、装磁盘等工作护理机器人Master系统被公认为是具代表性的固定式康复护理221.双手协调训练装置：手双手协调训练装置：手-物体物体-手（手（hand-object-hand）该装置从人类日常生活中对双手协调性工作的需要出发，利用健手带动患手的主从方法，通过实现简单的双手移动和挤压物体以达到训练双手协调性的目的。康复训练机器人应用现状康复训练机器人应用现状 作为上肢康复机器人研究的起点，1993年加利福尼亚大学的Peter S.lum研究设计了双手康复装置1.双手协调训练装置：手-物体-手（hand-object-232.MIT-Manus 康复机器康复机器人人 该机器人是一种30英寸高的机械臂，可以与计算机屏幕相连接。是由五连杆组成的平面两自由度并联机构。1995年美国麻省理工大学研制了MIT-MANUS手臂康复训练机器人样机2.MIT-Manus 康复机器人 1995年美243.MIME（Mirror-Image Motion Enabler）该系列机器人分为三代，第一代能够完成两个自由度的单关节运动，包括肘部屈/伸，前臂旋前/旋后的运动。第二代能够实现前臂的平面运动，第三代能够实现前臂的三维空间运动，可执行被动运动和主动辅助运动两种训练形式。1999年斯坦福大学开发了MIME系列康复机器人3.MIME（Mirror-Image Motion Ena254.ARM Guide（Assisted Rehabilitation and Measurement Guide）该设备具有三个自由度，通过手动调节其中两个自由度Yaw和Pitch使患者完成不同直线轨迹的上肢及物(reach)运动训练。2000年芝加哥大学研制了ARM Guide上肢训练设备4.ARM Guide（Assisted Rehabilit265.Lokomat下肢康复下肢康复机器人机器人 下肢康复训练机器人能够使患者模拟正常人的步伐规律作康复训练运动，锻炼下肢的肌肉，恢复神经系统对行走功能的控制能力，达到恢复走路功能的目的。5.Lokomat下肢康复机器人27第四节第四节 其他新技术的应用其他新技术的应用第四节 其他新技术的应用28一、远程康复一、远程康复一、远程康复29远程康复系统远程康复系统远程康复系统30二、视觉与听觉障碍的辅助技术二、视觉与听觉障碍的辅助技术（一）（一）视觉障碍的辅助技术视觉障碍的辅助技术二、视觉与听觉障碍的辅助技术（一）视觉障碍的辅助技术31盲文打印技术盲文打印技术电子放大技术电子放大技术光学字符识别技术光学字符识别技术语音识别技术语音识别技术语音合成技术语音合成技术代表性技术代表性技术盲文显示技术盲文显示技术生物识别技术生物识别技术视觉假体技术视觉假体技术（一）（一）视觉障碍的辅助技术视觉障碍的辅助技术盲文打印技术电子放大技术光学字符识别技术语音识别技术语音合成32光学字符识别技术通常分为手写汉字识别系统和印刷汉字识别系统两大类手写汉字识别系统又可分为联机和脱机两种视觉假体技术属于功能电刺激的一种，对视觉通路的完好部位施加特定的人工电刺激，来兴奋神经细胞、模拟自然光刺激的效果，使盲人产生视觉感受光学字符识别技术通常分为手写汉字识别系统和印刷汉字识别系统两33（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗 目前全聋患者恢复听觉的惟一有效的治疗方法替代已经损伤的耳蜗毛细胞，通过电流刺激听觉神经目前可以用多个电极转换声音信息（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗替代已经损伤的耳蜗毛细胞，34（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗 人工耳蜗一般包括体内的植入体，和体外的言语处理器、头件三个部分。（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗35（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗 人工耳蜗的工作过程（二）听觉障碍的辅助技术人工耳蜗36（一）等速肌力测训系统（一）等速肌力测训系统u包括：Cybex、Biodex、Lido、Kin-com及Ariel等多种仪器。u可以进行等速离心、等速向心、等长、等张等多种不同肌肉收缩方式的肌力测试，提供详细的肌肉功能各项测试参数，以及全面的力矩曲线，便于综合评价肌肉功能及损伤部位和程度等。u可以提供多种形式肌力训练，可以适合临床不同阶段的训练需求。三、康复评定新方法与新装置三、康复评定新方法与新装置（一）等速肌力测训系统三、康复评定新方法与新装置37（二）三维步态分析系统（二）三维步态分析系统1.分类三维步态分析系统三维步态分析系统（二）三维步态分析系统三维步态分析系统382.应用应用 三维步态分析系统有很广泛的应用空间，对于很多方面都有很大帮助，临床上主要应用于假肢和矫形器的研发和装配后训练、骨科、外科、康复科以及体育科学中。2.应用39