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)療設備的設計方案，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設計了無數種假肢和假肢（從腳踝和腳到手和手臂的假肢），但研究人員指出了他們進行這項研究的動機，因為只有很少的上肢假肢能夠成功地實現功能性。耐心。先前的研究集中在材料和強度上，而不是實際的承受能力和對患者的舒適性。

為這項研究創(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。團隊在SolidWorks中設計了零件，然后使用PLA 在Moment2上進行了3D打印。該設備的制造成本約為230美元，并且預計將來還會進一步降低。矯形器由前臂袖口，手和指環(huán)部分組成。袖帶還包括背側和掌側前臂夾板，其特征在于線性馬達控制著腕部的伸展。

手矯形器的示意圖設計。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設計了電纜引導結構，以引導尼龍線。

“當腕部由線性電動機伸出時，尼龍線會擰緊，這會增強腱固定的抓地力。因此，腕部伸展導致包括拇指在內的每個手指的指間和掌指關節(jié)同時彎曲。

電動機啟動時，用戶可以抓住物體-強調使該設備與眾不同的主要特征之一，因為更多的人可以使用該設備-特別是SCI嚴重且手腕控制不足的患者。

3D打印矯形器的每個動作。a當通過sEMG信號激活線性電機時，手腕伸出，這會導致腱固定。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，從而增強了握力。b當電動機返回原位時，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信號經過一些采集步驟（例如放大和帶通濾波）進行處理，以提高信號質量。然后，將處理后的sEMG信號的RMS值與自定義閾值進行比較。Arduino開發(fā)板根據RMS值的大小對是否進行矯形器進行分類。

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，當研究人員與參與者一起工作時，他們發(fā)現矯形器能夠“顯著改善”頸椎SCI患者的手部功能，并且就該設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該系統(tǒng)而獲得更好的結果。

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

“這仍然是研究的早期階段，需要改進一些領域。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)設備的替代產品。我們希望這項研究將成為使用3D打印技術的輔助設備研究的基石。”

編譯：3dprint