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矯形康復(fù)中的力反饋拐杖
南安普頓大學(xué)和奧托馮蓋里克大學(xué)的教授認(rèn)識到理療師需要更客觀的數(shù)據(jù)來幫助他們的病人通過康復(fù)，他們與南安普頓大學(xué)醫(yī)院的臨床醫(yī)生合作，創(chuàng)造了智能的前臂拐杖。
背景
在腿部受傷和手術(shù)后，患者必須減少恢復(fù)中腿部的負(fù)重活動，并隨著時間的推移逐漸增加腿部的重量。采取這些預(yù)防措施有助于骨骼和組織的正確愈合。理療師經(jīng)常通過建議患者在行走時將其身體重量的特定部分用在前臂拐杖上來幫助患者完成這一恢復(fù)過程，直到恢復(fù)中的腿能夠承受其全部重量。
挑戰(zhàn)
如果沒有測量工具，理療師無法客觀地驗(yàn)證患者是否將正確的重量百分比加載到拐杖上。相反，他們通過視覺評估患者的步態(tài)并提供主觀反饋。
南安普頓大學(xué)和奧托馮蓋里克大學(xué)的教授與南安普頓大學(xué)醫(yī)院NHS信托基金的臨床醫(yī)生合作，為南安普頓綜合醫(yī)院的物理治療師創(chuàng)建了一個研究工具。他們共同開發(fā)了前臂拐杖，提供客觀的力量反饋，目標(biāo)有三：
向臨床醫(yī)生提供實(shí)時數(shù)據(jù)，以便他們能夠提供更好的使用拐杖的培訓(xùn)，
本地日志數(shù)據(jù)供臨床醫(yī)生長期分析和監(jiān)測，以及
為患者提供實(shí)時反饋，幫助他們監(jiān)控自己對儀器的使用。
解決方案
為了測量患者施加在拐杖上的力，團(tuán)隊(duì)在標(biāo)準(zhǔn)前臂拐杖中嵌入了屈光力A201傳感器，其中傳感器可以通過拐杖軸測量直接壓縮。該小組曾考慮使用應(yīng)變計(jì)來獲得力測量；然而，他們確定低成本和易于集成力敏電阻器使撓曲力優(yōu)于應(yīng)變計(jì)。
圖（a）是一個在拐杖桿內(nèi)的位置圖，其中工程師嵌入了柔力A201傳感器。（一）
圖（b）是一張顯示傳感器放置位置的照片（在插入底部拐杖桿之前，向上看主拐杖桿）。（一）
除了施加力外，增加的拐杖還考慮到拐杖傾斜的程度和拐杖握柄上的手的位置，以確定施加在恢復(fù)腿上的重量*。一個微控制器連接到一個拐杖的外部（在原型上），從兩個拐杖上捕獲數(shù)據(jù)，然后將其無線發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，在那里可以處理數(shù)據(jù)。（一旦過了原型階段，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將所有硬件都安置在拐杖桿內(nèi)。）當(dāng)患者在康復(fù)腿上負(fù)重過多或過少時，拐杖會向患者提供聽覺反饋。
樣機(jī)測試表明，增強(qiáng)型拐杖為患者和理療師提供了有價值的客觀反饋。
*有關(guān)用于確定應(yīng)用于恢復(fù)腿的權(quán)重的算法的更多詳細(xì)信息，請參閱完整的期刊文章。（埃塔比布、哈利特、梅雷特、彼得斯和懷特，2010年）
（1） 埃塔比布，穆罕默德A；哈利特，喬治娜；梅雷特，杰夫V；彼得斯，克里斯蒂安；懷特，尼爾M。《測量科學(xué)與技術(shù)》（2010）。使用無線傳感器增強(qiáng)前臂拐杖，用于下肢康復(fù)。 |
