躯干位置感重塑帮助中风患者康复训练
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根据世界卫生组织数据，在3300万残疾人中有1700万人中风患者，这些患者往往患有运动功能障碍和平衡功能障碍，在康复训练中更容易跌倒。研究发现躯干位置感训练和核心肌肉训练有利于患者平衡功能的恢复，因此防跌倒训练设备在下肢康复训练中不可或缺。
最近一项研究分析并优化了一种结合了躯干位置感训练和防跌倒于一身的辅助设备，该设备能够实现躯干的三个运动自由度，并通过柔性机构为患者提供线性力场反馈，从而训练躯干位置感训练和核心肌肉力量。
防跌倒设备的三维模型和运动原理图
研究相关的论文题为“Dynamicmodeling and optimization of a fall prevention device using genetic algorithm”，为SCIENCE CHINA Information Sciences 近期录用的文章，由上海大学郭帅教授担任通讯作者。研究采用牛顿-欧拉法建立动力学模型，并用遗传算法进行结构参数优化，使防跌倒设备能够提供患者线性的反馈力，揭示了结构参数与期望结果之间的关系。
目前，大多数下肢康复训练设备中没有设置针对躯干训练的模块，多采用柔软安全带防止跌倒。但是，人体的平衡是上下肢协同运动的结果，躯干运动在平衡保持中发挥着重要作用，因此约束或放任躯干运动的策略并不利于平衡功能的恢复。最近研究发现躯干位置感和核心肌肉力量的训练有助于改善中风患者的平衡功能，但相关的训练设备和方法较少，因此设计研发能够进行上述训练并保证患者安全的设备极有必要。
在躯干位置感训练中，线性的反馈力场极为重要，它能够直接反馈患者躯干偏离平衡位置的大小，并通过柔性机构给患者提供一个安全的运动环境。通过动力学模型将患者和机构的关键参数融入到一个优化模型中，并将仿真结果与期望结果之差最小作为目标，通过遗传算法逐代优化机构参数，最终的一组参数能够使得设备输出的反馈力接近线性。
研究者表明，下一步研究工作将进一步根据该组参数制造样机并进行对比试验，以证明该设备的有效性。
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