截瘫步行器的仿生效果

背景：截瘫步行器的临床应用,使截瘫患者重建步行功能成为可能,但截瘫步行器只为进行步行康复训练及简单的行走,距离真正意义上的步行功能代偿相差还很远。目的：对目前几种截瘫步行器的结构特点、作用机制及仿生效果进行归纳、分析。方法：应用计算机检索1990-01/2008-12PubMed数据库及万方数据库有关截瘫步行器的特点、仿生效果及临床应用方面的相关文献,英文检索词＂reciprocation gait orthosis,walkabout,bionice＂,中文检索词＂截瘫步行器,仿生＂。检索文献量总计32篇。结果与结论：目前无动力截瘫步行器运用较广泛,但对截瘫患者来说,通常只为进行步行康复训练及简单的行走,距离真正意义上的步行功能代偿相差还很远。运用最广的往复式截瘫步行器和互动截瘫步行器这两种截瘫步行器仿生效果较差,步态严重失真,体能消耗大,而由外部能源补充能耗的步行器则可以克服无动力步行器的不足,随着人工智能技术在机器人和许多工业领域得到了广泛应用,它的发展可为患者提供性能优良,安全可靠,更具有仿生性的截瘫步行器产品。     

电驱动双自由度截瘫步行器的研究

外动力式截瘫步行器是一种辅助瘫痪病人站立、行走的特殊双足步行装置。作者对由直流电机直接驱动的截瘫步行器进行了研究，并提出了利用患者自身肌电活动信息控制释放步态驱动函数的控制双自由度截瘫步行器运动，使人的大脑能够通过中枢神经系统直接指挥步行机构运动的方法。初步的研究结果表明：肌电控制的电驱动截瘫步行器控制简单、动作自然、仿生性能好。     

个体化截瘫行走支具对脊髓损伤患者功能的影响

摘要 目的: 观察个体化截瘫行走支具对脊髓损伤患者运动功能、日常生活活动能力及步行能力的影响。 方法: 将44例脊髓损伤患者随机分为支具组22例和对照组22例。对照组进行综合性的系统康复治疗, 支具组在综合性的系统康复治疗基础上根据康复治疗效果评估后装配不同的截瘫行走支具并进行功能训练。 结果: 经过3个月的康复训练后两组患者的运动功能、感觉功能和日常生活活动能力的评分均得到有效提高, 且支具组日常生活活动能力的评分明显优于对照组(P<0.05)。支具组22例患者装配截瘫行走支具训练后平均行走距离达470m（四分位数间距为：162.50m—900m）,其中达到治疗性步行6例,家庭性步行10例,社区性步行6例。而对照组无一例有步行能力。 结论: 早期规范康复介入可明显提高脊髓损伤患者的运动功能、感觉功能及日常生活活动能力,针对患者的具体状况装配个体化截瘫支具对患者的日常生活活动能力及步行能力的改善有重要意义。     

T12完全性截瘫患者Walkabout步行器训练：2例报告

据文献报道，Walkabout截瘫步行器(简称步行器)对于T10以下的完全性截瘫和T8以下的不完全性截瘫能显著改善患者站立、行走以及独立生活的能力，近年来我科对2例T12完全性截瘫患者配戴步行器前后进行了系统训练，效果满意．现报告如下。     

截瘫患者使用截瘫步行器的护理

总结23例截瘫患者使用截瘫步行器的护理。护理重点是重视心理护理,使用截瘫步行器前全面评估患者的情况,确定适应患者后,进行佩带截瘫步行器上肢肌力、关节活动、坐位平衡、站立、步行训练及穿脱步行器的训练。23例患者应用截瘫步行器后重建了站立和行走功能,14例患者改良巴氏指数评分78～93分．佩带截瘫步行器生活完全自理;9例患者改良巴氏指数评分60～73分,生活基本自理。     

动态截瘫行走架在SCI患者早期康复中的应用

目的:探讨动态截瘫行走架在脊髓损伤(SCI)患者早期康复中的治疗作用。方法:SCI患者15例,均进行常规康复训练,早期佩戴动态截瘫行走架进行步行训练。治疗前后评定Barthel指数、ASIA运动及感觉评分。结果:训练2个月后,15例患者Barthel指数较治疗前明显提高(P<0.05),能够达到治疗性步行。结论:早期康复治疗配合动态截瘫行走架步行训练能有效地改善SCI患者的独立生活能力,值得临床推广应用。     

新型互动式截瘫行走器在截瘫患者中的应用

目的 探讨新型互动式截瘫行走器(walkabout orthosis，WO)对截瘫患者的作用。方法 针对截瘫患者个体差异，制作并装配WO，对患者进行康复治疗及步态训练。结果 患者经过康复治疗及训练后，其Barthel指数明显提高，患者站立及步行能力明显改善，能够达到治疗性步行及家庭性步行。结论 康复治疗可以有效地改善患者的独立生活能力，WO能明显提高截瘫患者的行走能力，是较好的行走器之一。     

步态交替式行走器的临床应用（附1例报告）

脊髓损伤（spinal cordinjury，SCI）是由于损伤或疾病引起的脊髓结构及功能损害，导致损伤水平以下运动、感觉、自主神经功能改变。康复医学早期介入，能促进脊髓损伤患者利用轮椅生活，而使用截瘫行走器技术进行步行训练成为康复关注的课题。我们将步态交替式行走器（reciprocating gait orthosis，RGO）用于T4损伤完全性截瘫患者取得了较好的效果，报道如下。     

步行矫形器在临床中的应用

脊髓损伤是一种严重致残性疾病,常造成截瘫或四肢瘫,使患者站立及行走功能丧失,生活质量明显下降,而依靠神经再生让脊髓损伤患者重获行走功能在目前尚不能实现。一种根据钟摆原理设计的步行器(Walk-about),能帮助除颈脊髓损伤外的脊髓损伤患者重建站立及行走功能。采用德国奥托博克技术,应用步行矫形器,帮助3例脊髓损伤患者达到功能性步行。     

下肢步态康复机器人:研究进展及临床应用

背景:为解决康复训练过程中出现的问题,需要安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术,康复机器人的出现从某种程度上解决了这一问题.目的:对如何使用康复机器人加强和恢复肌肉骨骼的功能,并改善其协调能力进行相应的探讨.分析以上新发展对康复领域的影响,局限性以及现在科研人员所面临的挑战.方法:以stroke,gait,biofeedback,rehabilitation,treadmill training,rehabilitation robot为检索词,检索Pubmed数据库(1992-04/2009-12);以"脑卒中,步态,生物反馈,康复疗法,活动平板训练,康复机器人"为检索词,检索中国期刊全文数据库(1992-04/2009-12).以与下肢步态康复机器人的相关文献为评价指标.纳入与下肢步态康复机器人相关的内容,排除重复研究.结果与结论:腿部驱动步态康复训练机器人通过牵引患者大腿和小腿协调摆动完成腿部步行动作,足底驱动步态康复训练机器人通过驱动患者足部模拟步行过程中踝关节的运动轨迹来进行步态训,从某种程度上解决很多临床问题.在探索脑卒中患者如何使用康复机器人的过程中发现:机器人的应用提供了各种康复机会来改善残疾人的生存质量.     

新型互动式截瘫行走器在改善截瘫患者独立生活能力中的作用

目的脊髓损伤使患者丧失站立和行走功能,为此装配新型互动式截瘫行走器(WO),以提高患者站立和步行的能力。方法解放军第三军医大学西南医院康复科收治的脊髓损伤患者6例,男4例,女2例,年龄21～36岁,平均27.6岁。按ASIA的损伤分级标准均为完全性损伤,A级。对患者进行运动功能训练;根据患者肢体情况配制特定的行走器:双下肢取石膏阴型后,制作带关节的髋膝踝足矫形器,再装配互动式铰链装置,再进行康复治疗和步态训练。结果康复治疗后,患者Barthel指数由治疗前的(26±8)提高到治疗后的(47±7)(t=4.62,P<0.01);运动平面积分由治疗前的(32±10)提高到治疗后的(37±6)(t=0.34,P>0.1);感觉平面积分由治疗前的(54±12)提高到治疗后的(61±12)(t=1.05,P>0.1)。WO使患者站立和步行能力提高,达到治疗性步行及家庭性步行作用。结论康复治疗可以有效地改善患者的独立生活能力。     

半掌踝足矫形器与足跟镂空踝足矫形器对脑卒中患者步态影响的比较

目的 观察半掌踝足矫形器和足跟镂空踝足矫形器对脑卒中患者步态的影响。方法 选取符合标准的脑卒中患者25例,采用步态分析系统分别对25例脑卒中后步行功能障碍患者裸足、佩戴半掌踝足矫形器和佩戴足跟镂空踝足矫形器时的步行状态进行分析,记录三种状态下患者的步速、步频、健侧摆动相、患侧摆动相、跌倒风险和3 m起立计时行走时间,并进行统计学分析。 结果 受试者佩戴足跟镂空踝足矫形器时的步频为（86.718±17.947）Hz,较裸足和佩戴半掌踝足矫形器时均显著加快,差异均有统计学意义（P<0.05）。受试者佩戴足跟镂空踝足矫形器时的步态不对称系数为（0.086±0.070）,与裸足时比较,差异有统计学意义（P<0.05）。受试者佩戴半掌踝足矫形器和佩戴足跟镂空踝足矫形器时的3 m起立计时行走时间较裸足时均显著缩短,差异均有统计学意义(P<0.05)。受试者佩戴半掌踝足矫形器和佩戴足跟镂空踝足矫形器时的跌倒风险均显著低于裸足时,差异均有统计学意义(P<0.05);且受试者佩戴足跟镂空踝足矫形器时的跌倒风险亦显著低于佩戴半掌踝足矫形器时,差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 佩戴半掌踝足矫形器和足跟镂空踝足矫形器均可有效纠正脑卒中患者的步态,降低其跌倒风险,且佩戴足跟镂空踝足矫形器的优势更加明显。     

The effect of an isocentric reciprocating gait orthosis incorporating an active knee mechanism on the gait of a spinal cord injury patient: A single case study

Objective: The aim of this study was to identify the effect of induced knee flexion during gait on the kinematics and temporal-spatial parameters during walking by a patient with spinal cord injury (SCI) through the application of an isocentric reciprocating gait orthosis (IRGO) with a powered knee mechanism.

Methods: Two orthoses were considered and evaluated for an ISCI subject with a T8 level of injury. An IRGO was initially manufactured by incorporating drop lock knee joints and was fabricated with custom molded AFOs to block ankle motion. This orthosis was also adapted with electrically-activated knee joints to provide active knee extension and flexion when disengaged.

Results: Walking speed, stride length and cadence were increased 37.5%, 11% and 26%, respectively with the new orthosis as compared to using the IRGO. The vertical and horizontal compensatory motions reduced compared to mechanical IRGO. At end of stance phase, knee joint flexion was 37.5° for the AKIRGO compared to 7° of movement when walking with the IRGO. The overall pattern of walking produced was comparable to that of normal human walking.

Conclusion: Knee flexion during swing phase resulted in an improved gait performance and also reduction in compensatory motions when compared to a mechanical IRGO.

Implications for Rehabilitation

• Powered orthosis could be used by spinal cord injury subjects.

• A major advantage of this new orthotic mechanism was regeneration of knee movement closer to that of normal human walking.

• The IRGO with a powered knee joint mechanism improved the speed of walking, step length, cadence and vertical displacement in a spinal cord injury patient which also produced near-normal knee joint angle patterns during gait.

     

Preliminary kinematic evaluation of a new stance-control knee-ankle-foot orthosis

BACKGROUND: Stance-control knee-ankle-foot orthoses permit free knee motion in swing while providing knee flexion resistance in stance for individuals with quadriceps muscle weakness. However, some stance-control knee-ankle-foot orthoses require full knee extension to engage the knee-joint lock, thereby not providing knee support when climbing stairs or stepping over curbs. Stance-control knee-ankle-foot orthoses that do support a flexed knee are either heavy, bulky, expensive, offer a limited number of locking positions, or cause noise. This paper presents a preliminary kinematic evaluation of a new stance-control knee-ankle-foot orthosis that was designed to address these limitations. METHODS: Kinematic gait analysis was performed on three male knee-ankle-foot-orthosis users with knee extensor weakness in at least one limb (mean age: 56.3 years (SD 4.0)). Three walking trials were performed with the subjects' current knee-ankle-foot-orthosis and then the new stance-control knee-ankle-foot orthosis (non-randomized before-after trial). Subjects completed a questionnaire about the new stance-control knee-ankle-foot orthosis and current knee-ankle-foot-orthosis. FINDINGS: A mean increase in knee flexion of 21.1 degrees (SD 8.2) during swing and a greater total knee range of motion was found when walking with the new stance-control knee-ankle-foot orthosis. Two knee-ankle-foot-orthosis users experienced a reduction in pelvic obliquity and hip abduction angle abnormalities when walking with the stance-control knee-ankle-foot orthosis. Two out of three subjects preferred walking with the new stance-control knee-ankle-foot orthosis over their prescribed knee-ankle-foot-orthosis. INTERPRETATION: The new stance-control knee-ankle-foot orthosis permitted improved gait kinematics for knee-ankle-foot-orthosis users while providing knee support in stance and free knee motion in swing at appropriate instants in the gait cycle. Overall, the new stance-control knee-ankle-foot orthosis provided more natural gait kinematics for orthosis users compared to conventional knee-ankle-foot-orthoses.     

踝足矫形器改善偏瘫患者步行能力的荟萃分析

背景：已有研究表明,踝足矫形器能增加来自足部及腿骨皮肤感受器的输入信息反馈,改善踝关节位置觉,促进大脑功能重组。 目的：系统评价踝足矫形器对偏瘫患者步行能力的康复效果。 方法：应用计算机检索中国生物医学文献数据库、中国知网、万方数据库和维普数据库中,关于踝足矫形器改善偏瘫患者步行能力的随机对照试验,检索时间从建库至2013年6月。对符合标准的随机对照试验进行Meta合并分析。 结果与结论：共纳入9个随机对照研究,456例患者。Meta分析结果显示,与常规康复治疗及药物治疗相比,踝足矫形器连续治疗对改善偏瘫患者下肢运动功能、提高生活能力及10 m 最大步行速度方面具有一定的优势。因纳入文献数量有限,对其余指标如步速、左右步幅差及平衡功能等仅作了描述性分析,提示踝足矫形器是通过改善异常步态、步行速度、步频、步态周期、空间不对称、踝关节肌痉挛和平衡等,达到改善步行功能的目标。在时间不对称、双支撑相延长和跨步长等指标上无明显改变,不能确认踝足矫形器在这些指标变化中的作用。现有资料显示,踝足矫形器可在一定程度上促进偏瘫患者下肢运动功能的恢复及日常生活活动能力的提高,但仍需更多高质量、大样本、多中心的随机对照试验证实。     

步行矫形器在截瘫患者康复中的应用

目的：改善截瘫患者的转移能力，促进早日回归社会。方法：先后有4例T10-L1节段脊髓损伤患者，经过转移平衡训练后，配戴步行矫形器（Walkabout），再进行步行训练。结果：4例完全性损伤患者均达到功能性步行。结论：步行矫形器能帮助T10以下完全性截瘫患者完成功能性步行，值得临床推广应用。     

重心移动式截瘫步行矫形器对脊髓损伤患者日常生活活动能力及生存质量的影响

目的：了解装配重心移动式截瘫步行矫形器（AGO）后脊髓损伤患者日常生活活动能力（ADL）及生存质量（QOL）情况,证实AGO的应用价值。方法：完全性胸腰段脊髓损伤患者58例,按住院先后顺序及装配矫形器类型分为AGO组（27例）、交替迈步式步行矫形器（RGO）组（15例）、膝踝足矫形器（KAFO）组（6例）和对照组（10例）。各组均进行8周常规训练,包括肌力训练、平衡训练、转移训练、轮椅使用训练、ADL训练等,并在常规康复治疗的基础上使用步行矫形器并进行针对性步行训练6—8周。分别于入院时、装配矫形器前、装配矫形器后8周进行ADL评定和QOL评定。结果：组内比较,各组经常规康复治疗后ADL能力及QOL（生理及心理方面）均有所改善,治疗前后对比具有显著性意义（P<0.01）。组间比较, AGO组、RGO组在改善ADL能力和QOL-生理及心理方面优于KAFO组（P<0.05）和对照组（P<0.01）,AGO组与RGO组相比无显著性意义（P>0.05）,但在QOL-人际关系和周围环境方面,各组治疗前后均无明显改变。结论：AGO与进口截瘫步行矫形器一样在改善ADL和QOL方面有着良好的效果,但其价格便宜,可以广泛应用。     

Decreased energy cost and improved gait pattern using a new orthosis in persons with long-term stroke

OBJECTIVE: To measure energy cost and gait analysis in persons with stroke with and without a newly developed orthosis. DESIGN: Immediate and long-term (3wk) intervention (before-after trial). SETTING: University medical center. PARTICIPANTS: Volunteer sample of 27 persons with long-term (range, 0.6-19y) hemiparetic stroke. INTERVENTION: Three-week familiarization to the new walking aid. MAIN OUTCOME MEASURES: Energy cost (per distance walked), preferred walking speed (PWS), and step length. Energy cost was examined in all subjects while walking on a treadmill at 3 different velocities (PWS, PWS+30%, PWS-30%) during 3 different situations (without orthosis, with orthosis, after 3-wk orthosis familiarization). Spatiotemporal aspects of the gait pattern were examined using a 6-m instrumented walkway system. RESULTS: Using the orthosis immediately decreased energy cost in persons with stroke during walking at the PWS (P<.001) and significantly increased walking speed (P<.005) and step length (P<.001). After 3 weeks of familiarization to the orthosis, energy cost at the PWS and at PWS+30% showed further improvement in energy cost (P<.05). CONCLUSIONS: The newly developed orthosis immediately decreases energy cost and improves walking speed and step length in persons with long-term stroke. After only 3 weeks of orthosis familiarization, energy cost shows additional improvement.