柔順主-被動(dòng)膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練技術(shù)研究.pdf

1、隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，針對(duì)一些膝關(guān)節(jié)受損后進(jìn)行手術(shù)治療的患者，越來越多的醫(yī)學(xué)工作者認(rèn)為為了達(dá)到更好的康復(fù)效果，術(shù)后的康復(fù)訓(xùn)練應(yīng)該是從被動(dòng)到半主動(dòng)直至完全主動(dòng)的柔順可控的訓(xùn)練過程。目前，康復(fù)訓(xùn)練的儀器只能提供單一的被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練或主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練功能，無法滿足患者整個(gè)康復(fù)訓(xùn)練過程的需求。此外，現(xiàn)有的適用于膝關(guān)節(jié)術(shù)后被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的搭放式康復(fù)訓(xùn)練儀器多為電機(jī)+絲桿螺母的剛性連接方式，在康復(fù)過程中容易對(duì)患者造成二次傷害，而佩戴式康復(fù)訓(xùn)練儀器不適

2、用于膝關(guān)節(jié)患者術(shù)后早期的康復(fù)訓(xùn)練。
　　 本文提出并設(shè)計(jì)了一種柔順主-被動(dòng)膝關(guān)節(jié)康復(fù)器，采用氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)的方式保證了康復(fù)訓(xùn)練過程的柔順性。該康復(fù)器的輸出力可作為驅(qū)動(dòng)患者膝關(guān)節(jié)伸屈運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)力與阻尼力，集被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練與主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過程于一體。本文的主要工作如下：
　　 (1)根據(jù)人體膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)模型分析了患者在手術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練各階段的具體訓(xùn)練內(nèi)容，以及各階段患者對(duì)康復(fù)器械的功能要求。在此基礎(chǔ)上提出了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的總體設(shè)計(jì)要求

3、。為滿足患者術(shù)后起全過程的康復(fù)要求，采用患者平躺下肢搭放在康復(fù)器上進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的搭放式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)患者被動(dòng)與主動(dòng)兩種模式的康復(fù)訓(xùn)練，并保證康復(fù)訓(xùn)練過程的柔順性以避免對(duì)患者造成二次傷害。
　　 (2)針對(duì)現(xiàn)有Mckibben型氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器變形率較低導(dǎo)致采用此種驅(qū)動(dòng)方式的康復(fù)器械整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大的問題，本文設(shè)計(jì)并制作了一種推力大行程氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器，通過扁平截面彈性管螺旋卷繞多層疊加驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)了較大的變形率。在理論分析的基

4、礎(chǔ)上建立了該氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的基本模型。并通過實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步驗(yàn)證了該氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該推力大行程氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器具有線性度較高，遲滯小等優(yōu)點(diǎn)。
　　 (3)確定了柔順主一被動(dòng)膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)，提出了采用無桿氣缸+推力大行程氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的復(fù)合驅(qū)動(dòng)方式與搭放式下肢托架單元的結(jié)構(gòu)。利用無桿氣缸能夠?qū)崿F(xiàn)較大行程范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)易于控制其輸出力的大小與方向?qū)崿F(xiàn)被動(dòng)與主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練間的切換。而在屈膝訓(xùn)練過程的末端

5、對(duì)患者關(guān)節(jié)組織進(jìn)行拉伸訓(xùn)練的過程中采用推力大行程氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的方式可保證該過程的柔順性，以滿足康復(fù)訓(xùn)練過程高安全性的要求。搭放式下肢托架單元具有長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置，能夠調(diào)節(jié)康復(fù)器大腿桿與小腿桿的長(zhǎng)度以適應(yīng)不同身高人群患者的康復(fù)需求。
　　 (4)搭建了柔順主一被動(dòng)膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用LabVIEW軟件對(duì)康復(fù)器控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。對(duì)推力大行程氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的柔順性、無桿氣缸的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力以及康復(fù)器被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練與主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過程進(jìn)