作為一種進(jìn)行性阻塞性呼吸疾病,慢性阻塞性肺病(COPD)對人類(尤其是老年人)的生理健康造成了極大的危害,居全球死亡原因第三位�；加蠧OPD的患者伴隨多種癥狀:呼吸不適、體內(nèi)氣體殘余、四肢乏力、呼吸困難、咳嗷、營養(yǎng)不良等,不接受有效治療的話極易引發(fā)肺癌、冠心病等并發(fā)癥,極大地危害和影響著人們的日常生活。呼吸康復(fù)訓(xùn)練是除藥物治療外唯一有效的物理康復(fù)手段,能夠增加患者通氣量,提升患者的呼吸肌機(jī)能,增強(qiáng)患者的體質(zhì),促進(jìn)疾病康復(fù)。但是由于患者受呼吸困難的困擾,訓(xùn)練依從性不佳,難以堅持持續(xù)有效的康復(fù)訓(xùn)練。為此,本文創(chuàng)新地提出了一種利用機(jī)器人輔助的方式幫助COPD患者進(jìn)行呼吸康復(fù)訓(xùn)練,這種呼吸康復(fù)機(jī)器人,能夠通過減輕患者上身重量,幫助COPD患者減輕呼吸負(fù)擔(dān),提升患者的呼吸訓(xùn)練依從性,并提升患者的呼吸肌機(jī)能。本文主要研究工作為機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計以及相關(guān)的驗證實驗。該機(jī)器人由三個電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動,能夠?qū)崿F(xiàn)三個不同自由度的運(yùn)動,分別是豎直方向的抬升運(yùn)動、對于患者手臂的推拉運(yùn)動以及對患者腹部的擠壓運(yùn)動。前兩種運(yùn)動能夠減輕患者上身重量,并使其胸腔得到擴(kuò)張,后者通過擠壓患者腹部能夠幫助患者排出體內(nèi)廢氣,促進(jìn)氣體交換。本文另一創(chuàng)新點是利用呼吸傳感器、運(yùn)動傳感器等傳感器,該機(jī)器人能夠測得患者的呼吸信息以及運(yùn)動狀態(tài),從而根據(jù)患者的呼吸信息改變輔助狀態(tài),使得患者的呼吸康復(fù)訓(xùn)練動作能和其自身的呼吸運(yùn)動相匹配,確�；颊叩玫阶顬槭孢m的輔助訓(xùn)練。在本文的驗證實驗中,一種是利用無線表面肌電系統(tǒng),通過比較靜態(tài)下和訓(xùn)練狀態(tài)下實驗對象的呼吸肌肌電信號來分析其效果,我們發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練狀態(tài)下膈肌的運(yùn)動強(qiáng)度比靜態(tài)下顯著降低;我們還利用VICON運(yùn)動捕捉系統(tǒng)來比較實驗對象在靜態(tài)和訓(xùn)練狀態(tài)下胸腔和膈肌的運(yùn)動幅度,發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練狀態(tài)下兩者的運(yùn)動幅度比靜態(tài)要低;利用K4b2心肺功能測定儀來精確測量患者靜態(tài)和訓(xùn)練狀態(tài)下O2輸入、CO2的輸出量,發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練狀態(tài)下兩者的量也比靜態(tài)下要低。這一系列的驗證實驗,均證明了在獲得同樣供氧的情況下,該機(jī)器人能夠很有效地減輕患者負(fù)擔(dān)和呼吸肌的消耗。同樣,我們還研究了實驗對象呼吸和訓(xùn)練動作之間的相位關(guān)系,有助于實現(xiàn)呼吸和訓(xùn)練動作的匹配。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH789;TP242
【部分圖文】：

就是人體胸腔的運(yùn)動，因此很多科學(xué)家利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段通過巧究人體胸逡逑腔的運(yùn)動來研究人體呼吸。Ｊｏｓｅｐｈ邋Ｅ．邋ＭｃＮａｍａｒａ和他的研究團(tuán)隊利用ＶＩＣＯＮ運(yùn)逡逑動捕捉系統(tǒng)來研究呼吸運(yùn)動，如下圖１．１所示，患者胸腔放置８個ｍａｒｋ點，通逡逑誦逡逑灥邐．＊：ｒ記—＇之；：逡逑ｙＰｒａＳＴ……Ａ邋Ａｒｅａ邋ｉｓ邋ｕｓｅｄ邋ｆｅｒ邋ｉｆｆｕｓｔｒａｉｌｏｔｉ邋ｏｆ邋ｆｉｇｕｉｔ邋３．逡逑圖１．１運(yùn)動捕捉系統(tǒng)研究呼吸運(yùn)動ｗ（上）肺部網(wǎng)格模型來預(yù)測肺部運(yùn)動ｔｗ（下）逡逑６逡逑

佳的治療效果。比如Ｍａｒｉｅｋｅ邋Ｌ．邋Ｄｕｉｖｅｒｍａｎ＾教授和他的團(tuán)隊利用無線表面％電逡逑系統(tǒng)比較了邋ＣＯＰＤ患者和正常人之間的呼吸策略的不同，在同樣呼巧負(fù)載的情逡逑況下，他們發(fā)現(xiàn)兩者呼巧肌的活動是不一樣的，如圖１．２所示。逡逑１１！邋１逡逑圖１．２表面肌電系統(tǒng)對呼吸肌的研究逡逑（３）呼巧康復(fù)輔助機(jī)器人的相關(guān)研究逡逑美國胸科協(xié)會（ＡＴＳ）對肺康復(fù)治療的定義是通過診斷和治療、疾病知識教育逡逑和也、理支持．根據(jù)患者自身具體情況而制定的綜合性多學(xué)科治療方窠．用１＾穩(wěn)逡逑定、逆轉(zhuǎn)肺疾病的病情和患者記、理的改變，爭取患者在具體肺功能或生理功能損逡逑害和全身生理狀況不佳的情況下，能最大地發(fā)揮呼吸功能，從而盡可能恢復(fù)身逡逑７逡逑

佳的治療效果。比如Ｍａｒｉｅｋｅ邋Ｌ．邋Ｄｕｉｖｅｒｍａｎ＾教授和他的團(tuán)隊利用無線表面％電逡逑系統(tǒng)比較了邋ＣＯＰＤ患者和正常人之間的呼吸策略的不同，在同樣呼巧負(fù)載的情逡逑況下，他們發(fā)現(xiàn)兩者呼巧肌的活動是不一樣的，如圖１．２所示。逡逑１１！邋１逡逑圖１．２表面肌電系統(tǒng)對呼吸肌的研究逡逑（３）呼巧康復(fù)輔助機(jī)器人的相關(guān)研究逡逑美國胸科協(xié)會（ＡＴＳ）對肺康復(fù)治療的定義是通過診斷和治療、疾病知識教育逡逑和也、理支持．根據(jù)患者自身具體情況而制定的綜合性多學(xué)科治療方窠．用１＾穩(wěn)逡逑定、逆轉(zhuǎn)肺疾病的病情和患者記、理的改變，爭取患者在具體肺功能或生理功能損逡逑害和全身生理狀況不佳的情況下，能最大地發(fā)揮呼吸功能，從而盡可能恢復(fù)身逡逑７逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2819536