韓國研究人員開發(fā)3D打印手矯形器可改善脊髓損傷患者的手功能

南極熊從外媒了解，在最近發(fā)表的“ 為脊髓損傷患者開發(fā)3D打印的肌電手矯形器 ”中，韓國研究人員提出了一種新穎的可穿戴醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)方案，旨在幫助脊髓損傷患者獲得更好的手功能。

盡管世界各地的研究人員和制造商已經(jīng)設(shè)計(jì)了無數(shù)種假肢和假肢（從腳踝和腳到手和手臂的假肢），但研究人員指出了他們進(jìn)行這項(xiàng)研究的動機(jī)，因?yàn)橹挥泻苌俚纳现�假肢能夠成功地�?shí)現(xiàn)功能性。耐心。先前的研究集中在材料和強(qiáng)度上，而不是實(shí)際的承受能力和對患者的舒適性。

為這項(xiàng)研究創(chuàng)建的矯形器通過定制的肌電圖（EMG）信號起作用，該信號將輸入發(fā)送到控制器，所有這些信號都可以直觀地了解宮頸SCI患者的用戶意圖。團(tuán)隊(duì)在SolidWorks中設(shè)計(jì)了零件，然后使用PLA 在Moment2上進(jìn)行了3D打印。該設(shè)備的制造成本約為230美元，并且預(yù)計(jì)將來還會進(jìn)一步降低。矯形器由前臂袖口，手和指環(huán)部分組成。袖帶還包括背側(cè)和掌側(cè)前臂夾板，其特征在于線性馬達(dá)控制著腕部的伸展。

手矯形器的示意圖設(shè)計(jì)。環(huán)部分。拇指，食指和中指的每個指骨總共印有8個環(huán)部分。b手部。c前臂背夾板。d掌前臂夾板。請注意，在每個指環(huán)部分和手部分的掌側(cè)設(shè)計(jì)了電纜引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，以引導(dǎo)尼龍線。

“當(dāng)腕部由線性電動機(jī)伸出時，尼龍線會擰緊，這會增強(qiáng)腱固定的抓地力。因此，腕部伸展導(dǎo)致包括拇指在內(nèi)的每個手指的指間和掌指關(guān)節(jié)同時彎曲。

電動機(jī)啟動時，用戶可以抓住物體-強(qiáng)調(diào)使該設(shè)備與眾不同的主要特征之一，因?yàn)楦�多的人可以使用該設(shè)備-特別是SCI嚴(yán)重且手腕控制不足的患者。

3D打印矯形器的每個動作。a當(dāng)通過sEMG信號激活線性電機(jī)時，手腕伸出，這會導(dǎo)致腱固定。另外，隨著手腕的伸出，連接到每個指環(huán)部分末端的尼龍線也被擰緊，從而增強(qiáng)了握力。b當(dāng)電動機(jī)返回原位時，腕部伸出并釋放尼龍線的張力，并且手處于空檔位置。ce受試者正在使用矯形器拾起TRI-HFT中使用的爆破罐，骰子和木塊。f矯形器的俯視圖。g矯形器的底視圖。箭頭指示連接每個指環(huán)和掌前臂夾板的尼龍線。

研究人員采用了帶有小型控制單元的Arduino微控制器板，該便攜式控制單元的便攜性為10 cm×5.3 cm×1.7 cm和81 g。

控制方案概述。從表面電極記錄的sEMG信號經(jīng)過一些采集步驟（例如放大和帶通濾波）進(jìn)行處理，以提高信號質(zhì)量。然后，將處理后的sEMG信號的RMS值與自定義閾值進(jìn)行比較。Arduino開發(fā)板根據(jù)RMS值的大小對是否進(jìn)行矯形器進(jìn)行分類。

從2019年3月27日至2019年4月31日，十名患有慢性宮頸SCI的患者（九名男性和一名女性，年齡在31至65歲之間）參加了該研究。

總體而言，當(dāng)研究人員與參與者一起工作時，他們發(fā)現(xiàn)矯形器能夠“顯著改善”頸椎SCI患者的手部功能，并且就該設(shè)備的可用性獲得了良好的反饋。研究人員還期望隨著參與者不斷適應(yīng)該系統(tǒng)而獲得更好的結(jié)果。

“此外，如果我們在體積和調(diào)整方面優(yōu)化矯形器，它可以很快用于臨床，并擴(kuò)展到其他神經(jīng)系統(tǒng)損傷的人，例如中風(fēng)或臂叢神經(jīng)損傷患者，”研究人員總結(jié)說。

“這仍然是研究的早期階段，需要改進(jìn)一些領(lǐng)域。但是，這種3D打印的肌電手矯形器似乎具有成本效益，并且有望用作傳統(tǒng)設(shè)備的替代產(chǎn)品。我們希望這項(xiàng)研究將成為使用3D打印技術(shù)的輔助設(shè)備研究的基石�！�

編譯：3dprint