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科學(xué)家利用超聲波 讓外骨骼更快更好測量患者步態(tài)

2021-11-16 14:04 cnBeta.COM

導(dǎo)讀:僅僅通過幾秒鐘的行走,就可以生成個(gè)人檔案。而在這些配置文件被編入外骨骼后,測試對(duì)象被發(fā)現(xiàn)在使用外骨骼行走時(shí)比沒有外骨骼時(shí)使用的代謝能量更少。

  來自哈佛大學(xué)的一支科研團(tuán)隊(duì)近日利用超聲波,開發(fā)出了外骨骼測量步態(tài)的更好方法。通常情況下,外骨骼僅僅通過檢測和分析實(shí)際的腿部運(yùn)動(dòng)來校準(zhǔn)個(gè)人用戶的步長、步伐、外翻和其他步態(tài)特征。這個(gè)過程可能需要當(dāng)事人在穿戴設(shè)備時(shí)走動(dòng)幾個(gè)小時(shí)之后才能有效,對(duì)于行動(dòng)能力嚴(yán)重受限的用戶來說,這甚至可能是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。

  下半身外骨骼并不僅僅是將佩戴者的腿向前推,而是根據(jù)使用者的現(xiàn)有步態(tài)來移動(dòng)它們。為了加快和簡化這一過程,哈佛大學(xué)的研究人員利用便攜式超聲波傳感器對(duì)志愿者在跑步機(jī)上執(zhí)行各種行走任務(wù)時(shí)的小腿肌肉進(jìn)行成像和記錄。根據(jù)所得到的肌肉活動(dòng)圖譜,研究小組繼續(xù)估計(jì)在每個(gè)人的行走周期的推開階段,小腿外骨骼應(yīng)該施加多少輔助力。

  僅僅通過幾秒鐘的行走,就可以生成個(gè)人檔案。而在這些配置文件被編入外骨骼后,測試對(duì)象被發(fā)現(xiàn)在使用外骨骼行走時(shí)比沒有外骨骼時(shí)使用的代謝能量更少。此外,與不使用超聲校準(zhǔn)技術(shù)時(shí)相比,外骨骼能夠使用更少的力量來提供這種水平的幫助。這意味著該設(shè)備不僅對(duì)其用戶更溫和,而且也更節(jié)能。

  研究的共同作者羅伯特·豪(Robert Howe)教授表示:“這項(xiàng)研究表明,如果你把時(shí)間定在肌肉開始收縮的時(shí)候,而不是根據(jù)腿部的運(yùn)動(dòng)方式來啟動(dòng)援助,你可以提供更有效的行走援助。事實(shí)證明,個(gè)人之間在小腿肌肉收縮的時(shí)間上存在著相當(dāng)大的差異,而超聲波可以讓你確定每個(gè)人的最佳援助時(shí)間”。