机器人髋关节外骨骼有望帮助中风患者恢复步伐
超过 80% 的中风幸存者存在行走困难，这严重影响了他们的日常生活、独立性和整体生活质量。现在，马萨诸塞州阿默斯特大学的新研究通过独特的机器人髋部外骨骼推动中风恢复的界限，该外骨骼被设计为改善步行功能的训练工具。与目前的康复方法相比，这带来了新疗法的可能性，这些疗法更容易获得，也更容易从实践转化为日常生活。
中风后，人们经常会出现行走不对称，即一步比另一步短。这项发表在《IEEE 神经系统与康复工程汇刊》上的研究表明，机器人髋部外骨骼有潜力有效训练个体改变其行走不对称性，为中风康复提供了一条有前途的途径。
机器人外骨骼采用的方法受到分体式皮带跑步机的启发，这种跑步机是一种专门的机器，有两条并排的皮带以不同的速度移动。先前的研究表明，在分带式跑步机上反复训练可以减少中风患者行走的不对称性。
沃特·霍格卡默 (Wouter Hoogkamer)是运动机能学助理教授，也是该论文的作者，他在过去十年里一直在研究分带式跑步机。“分体带跑步机训练的目的是通过以不同的速度在每只脚下运行跑步带来夸大中风患者行走的不对称性。随着时间的推移，神经系统会适应，当传送带设置为相同的速度时，它们会更加对称地行走。”
不幸的是，基于跑步机的训练方法所带来的好处是有限的。“在跑步机上学到的东西并不能完全转移到地面环境中，”机械和工业工程博士研究生兼主要研究作者巴努·阿卜迪卡迪洛娃 (Banu Abdikadirova ) 说。“这是因为在跑步机上行走与在地面上行走并不完全相同。”
“步态康复的最终目标不是改善跑步机上的行走，而是改善地面上的运动功能，”机械和工业工程助理教授、该论文的资深作者Meghan Huber说。“考虑到这一点，我们的重点是开发步态康复方法，转化为现实世界中的功能改善。”
出于这种动机，麻省大学团队寻求一种新颖的方法来夸大步行不对称性，而无需跑步机。
这项概念验证研究表明，通过外骨骼对一个髋关节施加阻力，对另一个髋关节施加辅助力，可以模拟神经系统完好的个体进行分带式跑步机训练的效果。
现在研究团队已经证明外骨骼可以改变步态不对称性，他们渴望将研究转移到更接近现实世界的地面环境中。
“因为我们的外骨骼是便携式的，所以它可以在地面行走时使用，”机械和工业工程及运动学博士后研究员、该论文的作者马克·普莱斯 (Mark Price)说。“我们可以利用该设备在分带式跑步机训练的成功基础上，提高步态训练的可及性，并增强将训练益处转移到日常步行环境中。”
研究人员还计划通过测量外骨骼行走引起的神经变化并在中风幸存者身上测试这种新方法来扩大他们的工作。
“便携式外骨骼具有许多临床益处，”Abdikadirova 说。“这样的设备可以无缝地融入慢性中风幸存者的日常生活中，提供一种增加训练时间的可行方法，这对于改善步行至关重要。它还可以在医院的早期干预中使用，以改善功能结果。”
机器人髋部外骨骼只是由 Huber 领导的人类机器人系统实验室和综合运动实验室的本科生、研究生和博士后研究人员组成的协作团队开发的旨在研究和增强步态功能的创新设备之一，由霍格卡默领导。
“看到来自不同背景的个人在共同使命下团结起来时所出现的创新是令人鼓舞的，”胡贝尔说。“只有通过这种跨学科研究，我们才能设计出对人们的生活产生有意义影响的技术。”
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