核心技术二

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日期:2019-03-11

柔性智能医疗系列

2.1.膝关节韧带应变传感系统

随着生活水平的提高和工作强度的增加,人们进行体育锻炼的热情愈发高涨。体育锻炼虽然可以增进健康、防治疾病、延年益寿,但在一些剧烈运动或者姿势不当的活动中,往往容易发生膝关节的伤害,特别是膝关节韧带损伤。另一方面随着人口老龄化的到来膝关节作为人体各种活动中负荷较大的关节之一,也是衰老与损伤机会较多的关节。膝关节交叉韧带是维持关节稳定不可缺少的结构,分为前后交叉韧带,其与膝内侧副韧带、外侧副韧带、髌韧带、膝部屈伸肌群和关节囊等共同实现了膝关节的稳定

膝关节前后交叉韧带损伤是常见的膝关节损伤,可严重影响到关节结构,造成关节不稳,晚期导致严重的膝关节病因此,在膝关节受到损伤时,接受各类专业的治疗和康复训练显得尤为重要。对于严重的膝关节韧带损伤疾病,治疗不当将引起膝关节功能严重障碍。由于韧带损伤可导致膝关节一系列后遗病变,因此常常需要通过手术治疗重建韧带及其功能。目前,在手术修复重建韧带功能过程中,常常面临着无法准确评估韧带修复状态的困难,由此可能引发膝关节承力不均匀等诸多问题。

尽管目前已经开发出部分术后康复训练设备,然而,在手术过程中的专业医疗级的辅助设备尚处于空白,本团队针对这一问题研发了膝关节韧带应变传感系统。通过在系统内集成自主研发的柔性大应变传感器,用以辅助专业医疗机构在膝关节韧带手术过程中准确实时地评价韧带修复状态,从而大大降低韧带承力不均的手术风险。该产品具有以下优势:(1)膝关节韧带应变传感系统具有良好的可拉伸、弯曲和延展性能,能与韧带进行完美贴合,实时测量韧带变形和载荷强度并进行科学评估;(2)所用材料都是生物兼容材料,可在手术过程中直接贴合韧带使用,从而为医务人员提供便捷可靠专业的术中全过程监测

2.2.膝关节康复训练控制系统

膝关节是人体较大而且复杂的屈曲关节,在承受人体几乎全部体质量的同事还要担负起腿部的各种运动任务,所以损伤机会较多,特别是对于运动爱好者、职业运动员、大多数老年人等。术后患者膝关节正常的解剖结构虽然得到了有效恢复,但是由于需要较长时间卧床恢复时间,如不及时认真地进行康复治疗,就会留有不同程度的膝关节伸屈功能障碍,影响患者的正常生活和工作。

运动损伤修复之后以及手术期的功能锻炼对患肢功能恢复尤其重要,也越来越受到人们的重视,通过膝关节的肌力训练可以提高肌肉组织的强度和耐力,改善膝关节的活动范围,提高膝关节的稳定性,恢复患者膝关节的正常活动。但是患者的主动运动恢复中往往缺乏系统的医学知识和规范的培训,做到标准有效且科学有计划的功能锻炼非常困难,这也是医护人员在指导患肢康复训练过程中遇到的难题之一

本团队自行设计研制出一种膝关节康复训练控制系统,患者可以运用自身的力量,借助系统辅助功能,进行标准有效科学的功能锻炼,以达到膝关节功能康复治疗的最终目的。该系统主要基于公司自主设计研发的柔性曲率传感器(黄色部分),将其集成在医用术后训练弹力袜上(灰色部分),结合数据处理模块(蓝色部分)通过无线传输功能实时将膝关节恢复训练的动作反应在移动端,并且设置了自动调节活动阈值、计数、动作达标提醒等功能,患者可以根据自己的恢复情况结合医嘱制定训练计划,自行设置屈膝的角度和次数,只有动作达标之后系统才会提醒患者。本团队目前已经开发出成熟的膝关节康复训练设备,所示,该膝关节康复训练系统实现了将患者术后训练动作具体量化的功能,测量准确,方便使用,可为患者提供详尽规范科学的训练计划,解决了医护人员指导患者康复训练的难题。该产品具有十分重要的医疗价值。

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