【大河报·大河财立方】(记者 赵宇)面对人口老龄化步步紧逼,大健康产业越来越受重视,和健康相关的产品和服务前赴后继涌入市场。为了助力上肢神经损伤患者的康复治疗,郑州轻工业大学创新项目——“基于MoveIt(注:一种开放的机器人系统开发标准平台)的上肢神经损伤康复训练系统”应运而生。
通常而言,患有脑溢血、中风等疾病的人常伴有上肢神经受损的状况,对日常生活影响较大,有些甚至生活无法自理。而郑州轻工业大学带来的这一项目则通过辅助患者进行手臂移动等方式,帮助患者康复。实验数据显示,使用这一系统可以在原有康复数据的基础上提高30%的康复效果。
跨界研发,
高校教师钻研医疗康复机器人
在医院,无论大病小病,挂号处总是排起长长的队伍,这不仅极大降低了效率,更加剧了医疗资源的紧张,每次看到此情此景,李一浩总会思考,希望能找到某种方式来解决这一困境。“如果能让部分患者少往医院跑、在家就能自主进行康复治疗,医院就能减少很多人。”李一浩说。
李一浩,郑州轻工业大学机电工程学院副教授,去年1月,前往上海参加某医疗设备论坛,当时就萌生出设计一款居家康复治疗产品的想法。带着这一灵感,李一浩回到河南,在克服跨学科研发等困难后,李一浩与新乡红旗医院、安阳第一人民医院等医疗机构合作研发出一款用于上肢神经损伤的康复训练机器人。
这一机器人具体使用方式是,机器人手臂会对患者上肢进行重力补偿或减重,减少患者上肢的负担,让肌肉活动受限的患者能够做诸如伸臂、曲臂等康复训练动作,同时机器人会利用相机进行运动轨迹捕捉,读取患者的肢体位姿坐标,并与标准库进行对比,进行康复效果评估。
康复机器人研发出来后,随即在合作医疗机构进行临床试验,验证康复治疗效果,并为产品的更新迭代积累数据。不过,在调研神经康复状况时,多数老年患者向研发团队抱怨,单调的伸臂、曲臂等康复训练太枯燥。
调研发现,老人一般喜欢打麻将,打麻将的一些基本动作,如摸牌、碰牌、扔牌等,完全符合康复训练的要求,可以将打麻将部分动作融入到康复训练系统。
“这一康复系统还在完善,相信不久就能进入临床试验。”李一浩透露。
“高校+企业”,
医疗康复机器人将很快亮相市场
在学校里搞科研,是在未知领域的探索,有一定的容错率,企业则不同,研发失败意味着所有投入成为“沉没成本”,错失更多发展机会,这也是大多数企业“重营销、轻研发”的原因。
与企业不同,高校科研能力集中,但不擅长于市场推广和项目应用,选择高校、企业、医院三方联合有利于项目的产品化,因此项目伊始就采取了“双长制”运行。
“一个高校家长,一个企业家长,这样做可以让学校研发能力、容错能力和企业的产品化能力、市场推广能力相结合,扬长避短,发挥各自优势。”李一浩这样阐述“双长制”的意义。
在寻求项目合作方阶段初期,李一浩一度担心碰壁,但很快这一疑虑就打消。医院、企业都愿意进行沟通,项目目前已经与新乡红旗医院、安阳第一人民医院、北京301医院等医疗机构及某企业进行紧密合作。
谈起未来规划,李一浩表示,未来将尽快完成完整的产品构建,紧密抓住用户群和合作方,在充分进行临床试验的基础上,加速项目的产品化进程。
项目简介
该项目主要为上肢神经损伤的人群研制医疗康复机器人,辅助上肢移动困难的人群进行手臂的移动,以及帮助他们进行上肢康复。该项目有以下特点:
(1)开源式模块化设计。基于ROS开源系统架构(Robot Operating System),对moveit模块进行二次开发,通过Rviz等可视化工具以及友好的GUI界面实现可视化操作。
(2)基于Kinect深度相机实现动作实时捕捉,以获取患者手臂的运动数据,与标准库进行比较,对康复过程进行误差评估以及康复效果评估,使康复训练的制定不仅依靠康复医师的主观视觉判断,患者也能更好地了解自身情况。
(3)对机构进行优化设计。采用重力补偿,控制器自动根据当前姿态,在所需要力的基础上,计算重力补偿对各个关节的影响,简化大量的运算,提高机械的灵敏度。
(4)基于人体工程学,“人-机-环境”的结合性康复,实现人机限度内的高效能康复效果。
责编:陶纪燕 | 审核:李震 | 总监:万军伟