足底驱动截瘫助行仿真

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1、ＩＳＳＮ１０００－００５４清华大学学报（自然科学版）２０１５年第５５卷第３期５／１９ＣＮ１１－２２２３／ＮＪＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖ（Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈｎｏｌ），２０１５，Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．３２８５－２９１足底驱动截瘫助行的仿真研究黄立男，洪跃镇，关鑫宇，王人成，季林红（清华大学机械工程系，摩擦学国家重点实验室，智能与生物机械分室，北京１０００８４）摘要：为了研究足底驱动助行方式运用于截瘫患者着地ｆｏｒＳＣＩｐａｔｉｅｎｔｓｔｈａｎｈｉｐ－ｋｎｅｅ－ｄｒｉｖｅｎａｓｓｉｓｔａｎｃｅｏｎｇａｉｔｄｉｆｆｅｒｅ

2、ｎｃｅｓ．行走中的可行性，该文分析了足底驱动式辅具相比于髋－膝Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｆｏｏｔ－ｄｒｉｖｅｎｍｏｂｉｌｉｔｙａｓｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｕｌｄｂｅａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｗａｌｋｉｎｇ－ａｓｓｉｓｔｅｄｍｏｄｅｆｏｒｐａｔｉｅｎｔｓｓｕｆｆｅｒｉｎｇｆｒｏｍｗｅａｋｌｏｗｅｒｌｉｍｂ关节驱动式助行辅具在行走训练中的优势。研究通过仿真、ｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｕｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ．对比分析和实验验证的方法，对正常行走步态和早期康复Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｈａｂｉ

3、ｌｉｔａｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｐａｒａｐｌｅｇｉａ；ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ；患者存在的滑步步态进行了关节角度变化分析，论证以滑ａｓｓｉｓｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｇａｉｔ；ａｓｓｉｓｔｉｖｅｄｅｖｉｃｅ步步态为依据设置足底驱动助行辅具的可行性；建立了正常步态和滑行步态的运动学模型，采用足底驱动方式虽使整体的运动复杂性增加，但同时将允许髋关节实现更多的脊椎损伤（ｓｐｉｎａｌｃｏｒｄｉｎｊｕｒｙ，ＳＣＩ）泛指由非疾活动模式；对正常步态和滑行步态的驱动力矩进行了评估，病性损害对脊椎神经造成的功能性损伤

4、，受损后表明滑行步态所需要的驱动力更小，符合早期康复患者的损伤平面以下的脊椎神经所支配的神经肌肉会出移动特征。采用足底驱动式助行策略的辅具在适应截瘫患现功能缺失，造成患者出现行走和站立功能的丧者差异性步态方面较髋－膝关节驱动式助行存在较佳效果，［１－５］失，即截瘫。截瘫患者长期卧床，容易产生肌因此将提高辅具的易用性和适配性，应可视为下肢功能较肉萎缩、褥疮、泌尿系统感染等并发症，因此需要持弱或康复进度不理想患者的另外一种可供选择的助行方式。续地进行运动康复训练，以降低并发症产生的概关键词：康复工程；截瘫；行走

5、；助行方式；步态；辅具［５－６］率。此外，尽可能地利用患者残存的运动功能，中图分类号：Ｒ４９６文献标志码：Ａ使其恢复行走，从而提高其日常生活能力（ａｃｔｉｖｉ－文章编号：１０００－００５４（２０１５）０３－０２８５－０７ｔｉｅｓｏｆｄａｉｌｙｌｉｖｉｎｇ，ＡＤＬ），并最终回归社会，是康DOI:10.16511/j.cnki.qhdxxb.2015.03.005复医师的主要任务。Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｓｓｉｓｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ脊椎损伤后的康复方式可分为训练和助行，两ｆｏｒｓｐｉｎａｌｃｏ

6、ｒｄｉｎｊｕｒｙｐａｔｉｅｎｔｓｂａｓｅｄｏｎ者的目的不同：训练主要是要尽可能地引导患者调ａｆｏｏｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ用其残存能力进行运动，通过对感觉运动神经系统ＨＵＡＮＧＬｉｎａｎ，ＨＯＮＧＹｕｅｚｈｅｎ，ＧＵＡＮＸｉｎｙｕ，的传入刺激，促进脊椎神经网络中存在的活动依存ＷＡＮＧＲｅｎｃｈｅｎｇ，ＪＩＬｉｎｈｏｎｇ［７］可塑性的发生，使其运动功能逐渐恢复；而助行（ＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｄＢｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ，则是协助患者利用其既有的残存能力进行运动，并Ｓ

7、ｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒｉｂｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，通过替代、补偿、改善等方式，协助残存能力不足以Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）产生步态的患者仍可实现类行走动作，满足患者提Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｕｄｙｗａｓｉｎｖｏｌｖｉｎｇｉｎｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｐｐｌｙｉｎｇｆｏｏｔ［６，８－９］ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｎｏｖｅｒ－ｇｒｏｕｎｄｌｏｃｏｍｏｔｏｒｍｏｂｉｌｉｔｙａｓｓｉｓｔａｎｃｅｓｆｏｒ高ＡＤＬ的需求。ｐａｔｉｅｎｔｓｗｉ

8、ｔｈｓｐｉｎａｌｃｏｒｄｉｎｊｕｒｙ（ＳＣＩ）ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅ着地行走训练（ｌｏｃｏｍｏｔｏｒｔｒａｉｎｉｎｇ，ＬＴ）在截ｆｏｏｔ－ｄｒｉｖｅｎｍｏｂｉｌｉｔｙａｓｓｉｓｔａｎｃｅｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅ瘫康复中扮演着重要的角色。相对于单调的单关节ｈｉｐ－ｋｎｅｅ－ｄｒｉｖｅｎｍｏｄｅ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｌｏｗｅｒｌｉｍｂｊｏｉｎｔａｎｇｌｅｓｂｅｔｗ