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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(shí)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(dòng)，并隨著時(shí)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(shí)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(cè)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(píng)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(gè)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(shí)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(cè)，以及
為患者提供實(shí)時(shí)反饋，幫助他們監(jiān)控自己對(duì)儀器的使用。
解決方案
為了測(cè)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(cè)量直接壓縮。該小組曾考慮使用應(yīng)變計(jì)來獲得力測(cè)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(gè)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(gè)微控制器連接到一個(gè)拐杖的外部（在原型上），從兩個(gè)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(shí)，拐杖會(huì)向患者提供聽覺反饋。
樣機(jī)測(cè)試表明，增強(qiáng)型拐杖為患者和理療師提供了有價(jià)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(qǐng)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(cè)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)。 |
