柔順主-被動膝關節(jié)康復訓練技術研究.pdf

1、隨著康復醫(yī)學領域的不斷發(fā)展，針對一些膝關節(jié)受損后進行手術治療的患者，越來越多的醫(yī)學工作者認為為了達到更好的康復效果，術后的康復訓練應該是從被動到半主動直至完全主動的柔順可控的訓練過程。目前，康復訓練的儀器只能提供單一的被動康復訓練或主動康復訓練功能，無法滿足患者整個康復訓練過程的需求。此外，現(xiàn)有的適用于膝關節(jié)術后被動康復訓練的搭放式康復訓練儀器多為電機+絲桿螺母的剛性連接方式，在康復過程中容易對患者造成二次傷害，而佩戴式康復訓練儀器不適

2、用于膝關節(jié)患者術后早期的康復訓練。
　　 本文提出并設計了一種柔順主-被動膝關節(jié)康復器，采用氣動柔性驅動的方式保證了康復訓練過程的柔順性。該康復器的輸出力可作為驅動患者膝關節(jié)伸屈運動的主動力與阻尼力，集被動康復訓練與主動康復訓練過程于一體。本文的主要工作如下：
　　 (1)根據人體膝關節(jié)的結構模型分析了患者在手術后康復訓練各階段的具體訓練內容，以及各階段患者對康復器械的功能要求。在此基礎上提出了膝關節(jié)康復器的總體設計要求

3、。為滿足患者術后起全過程的康復要求，采用患者平躺下肢搭放在康復器上進行康復訓練的搭放式結構，能夠實現(xiàn)對患者被動與主動兩種模式的康復訓練，并保證康復訓練過程的柔順性以避免對患者造成二次傷害。
　　 (2)針對現(xiàn)有Mckibben型氣動柔性驅動器變形率較低導致采用此種驅動方式的康復器械整體結構復雜、龐大的問題，本文設計并制作了一種推力大行程氣動柔性驅動器，通過扁平截面彈性管螺旋卷繞多層疊加驅動的方式實現(xiàn)了較大的變形率。在理論分析的基

4、礎上建立了該氣動柔性驅動器的基本模型。并通過實驗研究進一步驗證了該氣動柔性驅動器的特性。實驗結果表明，該推力大行程氣動柔性驅動器具有線性度較高，遲滯小等優(yōu)點。
　　 (3)確定了柔順主一被動膝關節(jié)康復器的整體機械結構，提出了采用無桿氣缸+推力大行程氣動柔性驅動器的復合驅動方式與搭放式下肢托架單元的結構。利用無桿氣缸能夠實現(xiàn)較大行程范圍內的驅動，同時易于控制其輸出力的大小與方向實現(xiàn)被動與主動康復訓練間的切換。而在屈膝訓練過程的末端

5、對患者關節(jié)組織進行拉伸訓練的過程中采用推力大行程氣動柔性驅動器的方式可保證該過程的柔順性，以滿足康復訓練過程高安全性的要求。搭放式下肢托架單元具有長度調節(jié)裝置，能夠調節(jié)康復器大腿桿與小腿桿的長度以適應不同身高人群患者的康復需求。
　　 (4)搭建了柔順主一被動膝關節(jié)康復器的實驗系統(tǒng)，采用LabVIEW軟件對康復器控制系統(tǒng)進行編程。對推力大行程氣動柔性驅動器的柔順性、無桿氣缸的動態(tài)響應能力以及康復器被動康復訓練與主動康復訓練過程進