儿童下肢康复机器人足部升降器的改进设计与应用探索

目的针对儿童下肢康复机器人原厂弹簧足部升降器无法较好地实现小腿较短患者踝关节背屈的问题进行改进并验证改进效果。方法下肢康复机器人足部升降器,Lokomat儿童下肢康复机器人(瑞士Hocoma公司生产)。根据足部升降器结构原理对其中的弹簧长度进行了优化改进。定制螺旋部分长度分别为原有弹簧(65 cm)三分之二长度(43 mm)和三分之一长度(22 mm)的两种弹簧,进行对照试验。选择2022年7月至2023年7月在中国康复研究中心北京博爱医院接受符合下肢康复机器人训练适应证的患儿14例,其中男性8例,女性6例;年龄6~14岁,平均年龄8.21岁;下肢长度280~400 mm,平均下肢长度337.14 mm;10例小腿长度≤330 mm,4例小腿长度>330 mm。分别使用3种长度的弹簧足部升降器进行训练,采集踝关节的角度随时间变化的数据,对数据进行分析计算和统计学计算后,分析踝关节最大背屈角度和踝关节最大变化范围。结果与设备原厂足部升降器相比,改进后的足部升降器解决了小腿长度较短儿童患者无法较好地实现踝关节背屈的问题。使用22 mm长度弹簧足部升降器时的踝关节跖屈-背屈最大变化范围大于43 mm长度(P<0.05),并且大于65 mm长度(P<0.05)。结论证实改进优化后的儿童下肢康复机器人足部升降器对于踝关节的康复具有更大的效果。