轻型动力外骨骼,让截肢患者步履生风

美国犹他大学(The University of Utah)的研究人员研发了一款新型动力外骨骼,可以让膝盖以上截肢的患者自然、轻松地行走。



即使有义肢的辅助,膝盖以上截肢的患者在步行时依然面临较大挑战。由于传统义肢不能完全复制人腿的生物力学功能,在行走的过程中,残肢和另一条完整肢体的肌肉要提供更多动能,以补偿义肢的动力不足,这就让行走非常费力,也限制了患者的活动范围。

来自美国犹他大学(The University of Utah)的研究人员研发了一款新型动力外骨骼,可以让膝盖以上截肢的患者自然、轻松地行走。

这款外骨骼的框架由碳纤维材料制成,其他部件由塑料复合材料和铝制成,总重量仅为5.4磅(约2.45kg)。使用时,将外骨骼固定于使用者的腰部和腿部,采用电池供电的制动器为腿部提供助力,腰部的安全带包含电子系统、微控制器和传感器,搭载人工智能算法学习使用者的步态,从而为使用者定制外骨骼运动模式,制动器可在主线束的右侧和左侧之间互换,从而使设备适应任何一条腿。

研究人员邀请6名膝上截肢者试用外骨骼,受试者在跑步机上行走时,测量其二氧化碳水平和氧气摄入量。研究结果表明,这款动力外骨骼可以让使用者的能量消耗减小15.6%。

“这相当于取下了一个26磅(约11.79kg)的背包。”领导这项研究的Tommaso Lenzi教授说,“这是一个非常大的进步,用户使用外骨骼在相同速度下,行走过程的代谢消耗与健全人非常接近。”

“感觉像是有一阵风在身后推着我前进。”6名受试者之一的Stan Schaar是一位退休的计算机管理员,在谈到该设备时他说,“我第一次使用它时,感觉好像我的肌肉与这个外骨骼完全融合在一起,它让我的腿在放松的状态下走得很快。”

“没有任何东西能代替我们的双腿,但这个设备非常接近。我希望它可以尽快被推向市场。”Stan Schaar说。

Tommaso Lenzi教授对此非常乐观,他认为这款动力外骨骼有望在未来几年面世。届时数百万膝上截肢患者的活动能力和生活质量将得到翻天覆地的变化!

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https://attheu.utah.edu/facultystaff/power-walk/

参考文献:

Ishmael, M.K., Archangeli, D. & Lenzi, T. Powered hip exoskeleton improves walking economy in individuals with above-knee amputation. Nat Med 27, 1783–1788 (2021).

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