哥伦比亚为脊髓损伤患者开发“机器人躯干支撑辅助装置”

哥伦比亚大学的工程师发明了一种机器人躯干支撑训练器，用于对脊髓损伤患者进行再训练，使其坐得更稳定，并获得更大的活动坐姿工作空间。（参见下面的视频。）

脊髓损伤 (SCI) 可造成毁灭性损伤，包括丧失活动能力和感觉。仅在美国，每年就估计有 17,000 份新的 SCI，这一比率高于世界大多数地区。

此外，预计美国 65 岁或以上人群的 SCI 发病率将从 2010 年的 13% 上升到 2020 年的 16.1%。

数据还显示，这些患者的生存率很高，他们需要在日常生活中发挥作用，但发现久坐是一项重大挑战。

哥伦比亚工程团队发明了一种机器人设备——躯干支撑训练器 (TruST)——可用于帮助和训练患有 SCI 的人通过改善他们的躯干控制来更稳定地坐着，并在不摔倒的情况下获得扩大的活动坐姿工作空间或用手来平衡。

今天发表在《脊髓系列和病例》上的这项研究是第一个基于主动躯干控制测量和定义 SCI 患者的坐姿工作空间的研究。

该项目的 PI 和机械工程以及康复和再生医学教授 Sunil Agrawal 说：“我们为通常坐轮椅的 SCI 患者设计了 TruST。

“我们发现，TruST 不仅可以防止患者跌倒，而且可以最大限度地提高躯干运动，超出患者的姿势控制或平衡限制。”

TruST 是一种放置在用户躯干上的电动电缆驱动皮带，用于确定 SCI 患者的姿势控制限制和坐姿工作区。当用户在坐着时进行超过姿势稳定性限制的上身运动时，它会向躯干传递力量。

参与试点研究的 5 名 SCI 受试者接受了姿势坐姿测试，这是一种定制的姿势测试，要求他们在不用手的情况下用头跟随球并尽可能移动躯干。

该测试在八个方向重复进行，研究人员使用结果计算每个人的坐姿工作空间。

然后，该团队为每个受试者量身定制了 TruST，以便在受试者再次执行相同的动作时在躯干上应用个性化的辅助力场。

借助 TruST，受试者能够在所有 8 个方向进行躯干远足时伸得更远，并显着扩大身体周围的坐姿工作空间，平均增加约 25%。

物理治疗师、Agrawal 机器人与康复实验室的博士后研究员、该论文的第一作者 Victor Santamaria 说：“TruST 能够针对用户的姿势限制提供个性化的持续力反馈，这为实施运动学习开辟了新的领域——基于范式来重新训练 SCI 患者的功能性坐姿。

“我们认为 TruST 是一个非常有前途的 SCI 康复工具。”

Agrawal 的团队现在正在探索在训练范式中使用 TruST 来改善脊髓损伤成人和儿童的躯干控制。

Agrawal 说：“机器人平台将用于训练 SCI 参与者，挑战他们将躯干移动到更大的工作空间内，TruST 提供按需辅助力场，以安全地将受试者带回中立坐姿。

“随着时间的推移，随着参与者改善工作空间和姿势控制，这个力场将根据他们的需要进行调整。”

自动化控制系统