基于机器学习的自动化臂部运动异常评估研究

基于机器学习的自动化臂部运动异常评估研究

通过图像提取和分类系统对ABI患者行走异常运动的自动化临床评估 学术背景 获取性脑损伤(Acquired Brain Injury,ABI)后,行走障碍是一种常见的身体残疾。ABI通常包括中风和创伤性脑损伤,这些疾病在全球范围内的发生率约为150万例。ABI患者的行走障碍不只影响下肢,还会影响到躯干和上肢,从而限制日常生活的参与并大大降低生活质量。除了功能障碍外,这些明显的运动异常还可能产生美学问题,进而对患者的身体形象、自尊、心理健康和社会融合产生负面影响。 研究动机 传统的ABI患者运动异常评估通常依赖于经验丰富的理疗师通过视觉观察来进行主观评估。然而,国际功能、残疾与健康分类(ICF)中的运动异常评估卷标显示虽然在同一评估者之间有很强的一致性,但在不同评估者之间只能达到中等的信度,这限...

机器人髋关节外骨骼在门诊中风康复中的安全性和有效性

安全性与有效性:机器人髋关节外骨骼对门诊中风康复的影响 研究背景 中风是美国成年人致残的主要原因,高达80%的中风幸存者经历了步态损伤,如步行速度减慢、耐力下降和步态不对称,从而限制了他们社区内行走的能力。这些行动力缺陷源自中风后多种神经肌肉变化的联合作用,包括皮质脊髓传导和控制的减少、肌肉萎缩和虚弱、平衡和姿态控制受损以及异常的肌肉协同作用。中风后康复的目标是促进个体重新获得最高层次的功能,以实现就业和社交以及社区参与。恢复行走和行动能力是重返日常生活的关键部分。 近年来,轻便、模块化的机器人髋关节外骨骼在门诊和社区环境中无缝整合的潜力逐渐显现,这类技术的使用可将密集的步态训练与日常生活活动相结合。此外,这些机器人还可在不牺牲功能性任务练习的情况下,专门针对慢性损伤进行训练。然而,针对这类...

外骨骼康复机器人训练对亚急性中风患者平衡和下肢功能的影响:一项初步、随机对照试验

外骨骼康复机器人训练对亚急性中风患者平衡和下肢功能的影响:一项初步、随机对照试验 研究背景与目的 中风是全球致死率和致残率的主要原因。随着中风治疗技术的快速发展,中风死亡率显著下降,因此中风幸存者数量也随之增加。据统计,超过70%的中风幸存者将留下不同程度的运动、感觉、认知及言语功能障碍。这不仅给个人和家庭带来沉重负担,也对社会造成巨大影响。平衡是所有人类静态和动态活动的基础,中风后多达80%的患者出现平衡功能障碍。这些障碍可影响患者的移动能力和生活质量。 此次研究旨在探讨康复机器人辅助训练对亚急性中风患者平衡与下肢功能恢复的影响,重点探讨rex外骨骼康复机器人训练是否在提高亚急性中风患者平衡与下肢功能方面优于剂量匹配的传统训练。 研究来源 该研究由张裕廷等人完成,来自张裕廷等(2024)N...

机器人辅助评估慢性中风成年人踝关节本体感觉缺陷及其相关脑损伤

机器人辅助评估慢性中风成年人踝关节本体感觉缺陷及其相关脑损伤 学术背景 中风(stroke)是一种常见的神经系统疾病,通常会导致患侧肢体功能障碍,影响患者的平衡和步态控制。本体感觉是指对身体姿势和动作的自我感知能力,由位于肌肉、关节、腱和皮肤中的机械感受器提供。这些感觉对保持平衡和步态的控制至关重要。已有研究表明,中风幸存者常常伴有踝关节本体感觉的损伤,尤其是踝关节位置感和运动感的缺失。然而,针对踝关节位置感和运动感的系统性研究却比较少。[Cho et al., 2021]发现踝关节本体感觉受损是中风患者平衡功能受损的强预测因子;[Tuthill et al., 2018; Goble et al., 2011]指出,传统的临床评分量表只能检测到最严重的本体感觉缺陷,对较轻微的缺陷检测不够敏...

利用深度学习增强视觉步态分析中的跌倒风险评估

引言 跌倒事件在多个临床人群中普遍存在,通常的风险评估包括对个体步态进行视觉观察。然而,对步态的观察评估通常局限在实验室内对个体进行规范的步行协议测试,以识别可能增加跌倒风险的缺陷,但微妙的缺陷可能不易被观察到。为此,客观方法(例如惯性测量单元,IMUs)对于定量分析高分辨率的步态特征是有用的,这有助于通过捕捉细微差别来提高跌倒风险评估的信息量。然而,仅依赖IMU的步态仪器化分析存在局限性,它没有考虑到参与者的行为以及环境中的细节(例如障碍物)。视频眼动仪可能提供了评估跌倒风险的额外见解,通过记录头部和眼睛的运动,可以了解人们基于头部和眼睛的动作来遍历环境的方式。但是,手动评估视频数据以评估头部和眼睛的动作既耗时又具有主观性。因此,迫切需要自动化的方法,但目前尚不存在。本文提出了一种基于深度...

基于惯性测量单元的自动步态事件检测

自动步态事件检测的新方法:健康受试者和中度至重度受损患者的惯性测量单元分析 Cyril Voisard, Nicolas de L’Escalopier, Damien Ricard, Laurent Oudre. Neuroengineering and Rehabilitation 杂志 (2024) 21:104 https://doi.org/10.1186/s12984-024-01405-x 研究背景 步态分析在医学中是评估各种疾病患者健康状况和病情进展的重要工具。惯性测量单元(IMUs)由于其紧凑的尺寸、低成本和易于集成,已在临床步态分析中得到广泛发展。然而,尽管现有的自动步态事件(GE)检测方法在健康受试者身上取得了高效率,但在步态严重受损的患者中仍存在挑战。 研究目标 本研...

踝关节背屈动力学要求增加摆动相足离地间隙:论对辅助设备设计和能量需求的影响

科研报告 背景介绍 随着人口老龄化以及中风等神经系统和肌肉系统疾病的增加,步态障碍导致的绊倒和跌倒风险成为一个严重问题。研究表明,踝关节背屈在步态的摆动阶段对确保足部离地高度至关重要。然而,目前对于摆动阶段踝关节动力学和机械能量交换的研究较少。现有的研究主要关注正常行走时的踝关节背屈,而随着多种提供背屈辅助的设备的开发,有必要了解在这些设备中能量需求的最小要求。 近年来,踝关节背屈辅助技术的发展迅速,特别是运用了先进的致动器和能量回收装置以提高步态安全性和防止跌倒。然而,这些设备需要提供足够的机械功率,以确保踝关节在摆动阶段的背屈辅助。了解踝关节背屈的动力学需求,对设计轻便、低功率的助力设备尤为重要。 论文来源 这篇文章由Victoria University的Soheil Bajelan、...

可穿戴生物反馈装置评估帕金森病患者步态特征并改善步态模式:一项病例系列研究

可穿戴生物反馈装置评估帕金森病患者步态特征并改善步态模式:一项病例系列研究

穿戴式生物反馈设备在帕金森病患者步态评估中的应用:一项病例系列研究 研究背景 帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)患者往往表现出异常的步态模式,这会严重影响他们的独立性和生活质量。步态异常主要表现为步长减小、步频增加以及在支撑相和离地过程中地面反作用力降低。这些步态问题大大增加了患者跌倒的风险,同时也降低了他们的独立性和生活质量。 为了改善帕金森病患者的步态问题,近年来穿戴式生物反馈技术逐渐成为一项重要的研究方向。穿戴式生物反馈设备可以在步态活动中实时提取步态特征,并根据特定的步态事件提供个性化的反馈刺激,从而增强患者对自身步态异常的认识。此次研究所使用的穿戴式振动触觉双向界面(Bidirectional Interface,BI)正是基于此原理开发的。 研究来源 该研究...

纳米低聚物靶向NF-κB和NLRP3可减轻神经炎症并改善衰老和Tau病变下的认知功能

纳米聚合物靶向NF-κB和NLRP3减少老年和Tau蛋白病的神经炎症和提高认知功能 研究背景 老化是认知功能下降的主要风险因素,同时也是大多数神经退行性疾病的主要风险因素,例如阿尔茨海默病(AD)。这些认知下降与Tau蛋白的病理性聚合紧密相关,这是AD的标志性特征,也随着年龄的增长而增加。一个关键的宏观机制是神经炎症,其特征是先天免疫信号的激活、胶质细胞激活、神经元健康下降以及神经毒性促炎细胞因子的释放。因此,确定减少神经炎症策略在老化和Tau蛋白病的背景下具有重要意义。 NF-κB和NLRP3信号轴是老化和Tau相关神经炎症的主要驱动因素,并在促进大脑老化和AD的不利过程中发挥中心作用。然而,当前针对NF-κB或NLRP3的治疗可能具有不利的全身效应,并且大多数还没有在临床上得到转化。在这...

血流限制训练对力量增益和精确力控制的差异性影响

血流限制训练对力量增益和精确力控制的差异性影响

血流限制训练对力量增益和精确力控制的差异性影响研究 研究背景 血流限制(Blood Flow Restriction, BFR)训练作为一种新兴的筋力增强方法,近年来受到了研究者和临床医学的关注。采用低负荷阻力运动进行BFR训练时,通过限制肢体近端的动脉血流和静脉回流来提升肌力和耐力。与传统阻力训练相比,BFR训练通过细胞膨胀和代谢应激(包括乳酸和活性氧物质的产生)增强机械张力,此机制有利于肌肉肥大和促进蛋白质合成。然而,血流限制强度训练采用高负荷和低负荷协议的区别特性尚不清楚。本研究旨在探索采用不同负荷的血流限制强度训练的行为和神经生理机制,对力量增益和精确力控制的差异化效果提供解释。 研究信息源 该研究由Yen-Ting Lin、Chun-Man Wong、Yi-Ching Chen、Y...