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机器人培训可以帮助患有CP的儿童更加稳定地坐着

纽约州纽约市-2020年10月22日-脑瘫(CP)是儿童中最常见的肢体残疾-每千名新生儿中有2.0-3.5岁-且其出生的儿童发育障碍并降低了对运动和姿势的控制。特别是中度至重度双侧CP患儿的上肢能力较差,躯干节段控制不足,限制了独立的功能坐位。许多患有CP的儿童需要轮椅才能长途旅行,有些在大多数情况下需要轮椅。旨在提高其坐姿控制能力的治疗方法将极大地提高其独立运作,积极从事体育活动和参加社交活动的能力。

Columbia Engineering的研究人员报告说,他们新开发的机器人躯干支撑训练器(TruST)与积极的姿势运动练习相结合,可以改善坐姿控制受损的CP儿童的躯干和伸直控制能力。这一发现与他们先前对成年人脊髓损伤的研究相吻合,他们在TruST积极协助其躯干运动时能够扩大其坐姿。

然后,研究小组研究了TruST对有躯干控制问题的儿童的有效性。他们对四名6-14岁患有CP和坐姿控制问题的儿童进行了为期两年的纵向研究,以研究在儿童进行活动和游戏训练时,如何使用TruST技术提供最佳的躯干支撑。在完成TruST干预后,孩子们表现出短期和长期的体位状态,并达到了控制上的改善。最重要的是,他们能够执行所有面向游戏的活动,而无需TruST,支撑带或临床医生的任何外部帮助。这项研究今天由IEEE神经系统与康复工程学报在线发表。

机械工程以及康复和再生医学教授Sunil Agrawal说:“以坐姿控制躯干的能力对于诸如坐着,进食和社交等日常功能至关重要。”“我们的躯干支持训练器,我们称为TruST,是一种创新的机器人设备,不仅可以帮助物理治疗师为躯干区域的儿童提供支持,因为他们的身体虚弱和不协调,而且可以挑战他们在基地外执行康复任务支持他们的行动和协调。”

TruST是一种置于儿童躯干上的电缆驱动电动腰带,当躯干移动超过姿势稳定性极限时,它会施加主动辅助力。这意味着TruST可以为每个孩子提供个性化的帮助,随着孩子在训练过程中改善躯干控制,可以有系统地减少其帮助。因此,TruST通过将辅助力场与每个孩子控制坐姿的能力相匹配,来解决每次训练中的姿势任务进度。这个想法是当躯干移动超过这些稳定性极限时,通过调节线张力来帮助孩子的运动。

TruST的干预非常激烈,每节课大约需要两个小时,但是在相对较短的时间内完成了总共12个培训课。在最初的6次训练中,孩子们必须在腰间附加绑带,以确保他们的坐姿。但是,在第6堂课之后,孩子们获得了一定程度的躯干控制,使研究人员可以卸下腰带,以便他们可以独立坐着进行训练。

物理治疗师兼副研究员维克多·桑塔马里亚(Victor Santamaria)表示:“我们想科学地展示如何将TruST机器人用于提供基于活动的剧烈姿势和达到训练目的,以改善患有CP和躯干控制问题的儿童的功能坐姿”在Agrawal的机器人与康复实验室工作,该论文的第一作者。

机器人设备的最新发展使临床医生能够解决患者的参与,重复和强度问题,以使其在CP中练习任务导向型运动。由阿格劳瓦尔(Agrawal)领导的团队以及师范学院和哥伦比亚大学欧文医学中心的其他研究人员最近赢得了为期五年的美国国立卫生研究院R01奖(#1R01 HD101903-01),以进行一项随机临床试验。

该项目“通过机器人躯干支持训练器(TruST)改善双边CP的坐姿姿势控制和上肢功能”将涉及多达80名躯干控制不良的儿童。一些人将使用TruST机器人康复,而其他人将尝试常规康复。这项新的NIH研究将比较电动TruST在使孩子参与以游戏为导向的练习中的功效,同时通过静态躯干支持来提高他们的技能进步。

Agrawal补充说:“我们新的NIH项目是一项具有大样本量的随机临床试验,旨在研究TruST干预作为一种独特的治疗方案来提高双侧CP儿童坐姿功能的功效。

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