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    人工智能融合康复医学
     
    更新日期:2020-01-06   来源:体育文化导刊   浏览次数:392   在线投稿
     
     

    核心提示:1.医工融合中的一人机交互控制移动性外骨骼是以康复医学理论、临床康复经验ζ№和工程学为基础对外骨骼的一结构№和训练模式而设计,以修复或者代偿受损的一肌肉№和

     
    1.“医工融合”中的一人机交互控制
    移动性外骨骼是以康复医学理论、临床康复经验ζ№和工程学为基础对外骨骼的一结构№和训练模式而设计,以修复或者代偿受损的一肌肉№和神经组织为目的一,从而使患者最终从“结构康复”过渡到“功能康复” 。人机交互技术作为外骨骼设计的一重点与难点,从早期的一轨迹跟踪控制方法转变为如今的一力 /位混合控制方法,这种计算︻机控制方法加上    EEG可以实现人№和计算︻机的一交互统一,既能准确判断出患者运动意图,又●能实现患者与环境两者之间的一交互 。这种力 /位阻抗控制方法主要关注的一是外骨骼的一主动柔顺性,智能调控运动强度№和人机作用力 ,以增强日常工作能力 ,减轻患者负担,避免患者重复受伤机制 。研究已经表明,早期主动参与的一康复训练会缩短康复周期,而人机作用力 在一定程度上    可以反应患者的一主动参与程度 。目前,为了提高患者的一治愈效果,VR技术№和功能电刺激技术也逐渐被运用到康复机器人之中,如研究员Colombo等就实现了人机协同步态训练 。
    “医工融合”中的一人机交互根据机体№和外骨骼分配的一不 同角色分为两种模式,控制模式№和学习模式 。控制模式是指机体为主导,机体可以根据自身活动能力 的一程度对外骨骼的一运动№和训练模式进行按需操作,如Rossi等研究表明,机体在自适应条件下,可以很快掌控外骨骼的一运动方式,为了减少机体负担,Ranatunga认为可以通过强化机体学习的一方法,尽可能地减少机体能量耗散№和临床康复误差,同时,在步态控制上    ,Gao认为智能调整膝关节阻抗参数可以达到步态平衡的一目的一;协作模式是指机体№和外骨骼“合二为一”,共同完成训练任务或者日常生活,在训练初期外骨骼扮演的一角色就是引导机体慢慢适应正常步态,减少机体不 适症状的一出现,随着机体神经№和肌肉的一恢复程度,外骨骼的一干预逐渐下降,机体的一主动参与增强,达到康复训练的一目的一,但是这种模式很容易出现外骨骼辅助过多,患者出现过度依赖的一情况,因 此在实际运用过程中应当遵循按需辅助的一原则,即患者不 能完全依靠外骨骼地帮助,应该重视到自身的一参与,达到主动康复的一最大化 。
    2.外骨骼在康复训练中的一应用
    外骨骼通过人机交互统一的一方式与机体协调完成各项运动,理论基础在于其结构的一设计№和训练模式与人体运动规律如出一辙 。截瘫患者下肢运动受限,单腿正常自由度受到影响,各关节无法与周围软组织相互配合完成运动需求 。因 此,要恢复患者的一下肢运动能力 ,在康复训练中首先要解决的一就是增加受限关节的一被动自由度使其回归到正常自由度 。下肢单腿关节自由度分为二,三№和七自由度,二关节自由度是指髋,膝各一个自由度;三自由度指髋关节两个自由度,膝关节一个自由度,或者髋、膝、踝各一个自由度;七自由度指髋、膝、踝各三个,一个№和三个自由度,这些自由度可以满足机体在特定的一轴绕特定的一面完成关节各方向的一运动或者改变其运动方向 。Adam在研究中已经证明了关节自由度在康复训练中与关节力 矩,运动角度№和能量消耗的一重要意义,它可以为移动式外骨骼的一设计提供重要线索,如驱动装置的一配备 。
    外骨骼设备给截瘫患者的一康复带来了前所未遇的一改变,为了适应患者№和社会的一不 断发展,更加科学高端的一外骨骼设备逐渐被科学家设计,如Xie认为康复训练应该是以人为主体,为辅的一一种模式,在训练过程中更应该关注患者的一主动参与程度,而非依赖于仪器的一智能辅助来提高患者的一步行№和平衡能力 ;同样Hammell在研究中也证明了这一研究成果 。显而易见,在辅具研发中,我们应该以患者为中心设计出人性化、科学化的一外骨骼设备 。基于截瘫患者运动功能严重受限的一情况,马青川等为截瘫患者设计了一个借用外骨骼设备的一自身对照实验ζ,结果表明其步长显著有所提高,而由于患者对辅具结构,概念等还不 清晰,心理情绪紧张畏惧在所难免,其实验ζ中的一步速№和步频有所下降 。因 此,我们可以认为外骨骼设备的一使用可以提高患者的一神经-肌肉激活速度№和肌肉纤维募集能力 ,同时,可以在康复训练中起到扩展、代偿甚至提高患者运动能力 的一作用,最终使截瘫患者完成自身能力 无法企及的一日常活动,提高生活自理能力  。
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