[发明专利]用于在神经运动损伤中恢复运动的自主控制的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学工程领域，具体来说涉及用于受伤对象的康复的装置和系统，更具体来说涉及用于运动系统、尤其是肢体的康复的装置和系统。

背景技术

神经运动障碍例如脊髓损伤(SCI)和卒中引起运动模式生成和平衡的不同损害(Courtine,G.等，在脑输入丧失后无功能的脊髓回路转化成有功能状态(Transformation of non-functional spinal circuits into functional states after the loss of brain input)，Nat Neurosci 12,1333-1342(2009)；Harkema,S.J.等，人类腰骶部脊髓解释踏步期间的负载(Human lumbosacral spinal cord interprets loading during stepping)，J Neurophysiol77,797-811(1997))。

因此，对于步态的评估和神经康复来说，分离这些子功能是必需的。从概念上说，神经康复系统应该起到推进性和姿势性神经假体的作用，按照实验目的或患者特异性需求以不同程度协助或扰动推进、平衡或两者的组合。

用于补偿受损的推进和平衡的现有系统依赖于被动弹簧支撑、配重机构或闭环力量控制系统，它们在局限于踏步机的踏步期间在躯干水平上产生竖直方向的力(Nessler,J.A.等，用于研究啮齿动物脊髓损伤后的运动的机器人装置(A robotic device for studying rodent locomotion after spinal cord injury)，IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering:a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 13,497-506(2005)；Frey,M.等，新的机电一体化体重支撑系统(A novel mechatronic body weight support system)，IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering:a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 14,311-321(2006))。然而，这些方法显示出几个缺点：(i)当前的系统仅在竖直方向上提供支撑，而平衡良好的运动需要事实上在每个方向上精细调节的躯干移动(Winter,D.A.,MacKinnon,C.D.,Ruder,G.K.&Wieman,C.，人类步态中上体平衡和姿势的整合的EMG/生物力学模型(An integrated EMG/biomechanical model of upper body balance and posture during human gait)，Prog Brain Res 97,359-367(1993))；(ii)显著调节运动的视觉流(Orlovsky,G.N.,Deliagina,T.G.&Grillner,S.，运动的神经元控制：从软体动物到人类(Neuronal control of locomotion:from mollusc to man)，Oxford University Press,Oxford,1999)，在局限于踏步机的踏步期间受到抑制；(iii)康复被局限于在踏步机上踏步(Musselman,K.,Brunton,K.,Lam,T.&Yang,J.，脊髓损伤功能性步行剖析：步行能力的新的度量(Spinal cord injury functional ambulation profile:a new measure of walking ability)，Neurorehabilitation and neural repair 25,285-293(2011))；这是与天然运动任务的丰富指令表显著不同的状况。