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哥伦比亚大学研发脊髓损伤康复机器人躯干支撑训练器

哥伦比亚大学工程师发明机器人躯干支撑训练器(TruST),帮助脊髓损伤(SCI)患者更稳定地坐姿,获得扩展的主动坐姿工作空间。(见下方视频)

脊髓损伤可导致毁灭性后果,包括运动与感觉丧失。美国每年约1.7万新发SCI,发病率高于世界大多数地区。65岁以上人群SCI比例预计从2010年13%增至2020年16.1%。数据显示这些患者生存率高,需日常生活功能却面临坐姿这一重大挑战。

哥伦比亚大学研发脊髓损伤康复机器人躯干支撑训练器

哥伦比亚工程团队发明TruST设备——置于用户躯干的电机驱动缆索腰带,测定SCI患者姿势控制极限与坐姿工作空间面积。当用户坐位上半身运动超出姿势稳定极限时,TruST向躯干施加力反馈。研究发表于《Spinal Cord Series and Cases》,为首个基于主动躯干控制测量定义SCI患者坐姿工作空间的研究。

项目PI、机械工程与康复再生医学教授Sunil Agrawal表示:“TruST专为典型轮椅使用的SCI患者设计。我们发现TruST不仅防跌倒,更能最大化躯干运动超越患者姿势控制/平衡极限。”

临床验证:坐姿工作空间平均扩展25%

五名SCI受试者接受姿势星坐测试:跟随球移动头部并尽可能移动躯干,不使用双手。测试重复八个方向,研究者据此计算个体坐姿工作空间。随后为每受试者定制TruST,在相同运动中施加个性化辅助力场。结果显示,受试者在八方向躯干伸展均能触达更远,坐姿工作空间平均扩展约25%。

物理治疗师、Agrawal机器人与康复实验室博士后Victor Santamaria表示:“TruST基于用户姿势极限提供持续力反馈的能力,为实施基于运动学习的范式重新训练SCI患者功能性坐姿开辟新疆域。我们认为TruST是极具前景的SCI康复工具。”

Agrawal团队正探索在训练范式中使用TruST,改善成人及儿童SCI患者躯干控制。Agrawal称:“机器人平台将通过挑战参与者在更大工作空间移动躯干来训练,TruST提供按需辅助力场安全带回中立坐姿。力场将随参与者工作空间与姿势控制改善动态调整。”

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